本發(fā)明涉及一種高功率密度陣面電源電路，尤其涉及一種輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)結(jié)構(gòu)的母線變換電路。

背景技術(shù)：

隨著有源固態(tài)相控陣技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為有源固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)研制各種小體積、大功率、寬脈沖、低紋波的電源模塊已經(jīng)成為非常迫切的需求。電源模塊的可靠性、紋波等技術(shù)指標(biāo)直接影響雷達(dá)系統(tǒng)的整機性能，低壓大電流的供電方式對陣面電源的性能提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。陣面電源的體積特別是高度往往有嚴(yán)格的要求，根據(jù)雷達(dá)波段的不同，陣面電源的高度往往隨波段的提高而降低，有時電源高度達(dá)到8mm以下，電源的小型化，高功率密度化是未來陣面電源發(fā)展的趨勢和亟待解決的重要難題。傳統(tǒng)DC電源模塊一般采用單級電路方案，這種方案的特點是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計難度小，元器件相對較少，但同時也有一些缺陷，特別是在高變比電源模塊應(yīng)場合，單級拓?fù)淙绻獙崿F(xiàn)高變比電壓變換，占空比變換范圍大，導(dǎo)致電源工作狀態(tài)容易不穩(wěn)定。隨著雷達(dá)陣面功率日益增加，陣面電源輸入電壓也越來越高，傳統(tǒng)DC電源模塊實現(xiàn)具有一定困難，特別是變壓器設(shè)計難度大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)結(jié)構(gòu)的母線變換電路，解決現(xiàn)有技術(shù)中隨著雷達(dá)陣面功率日益增加、陣面電源輸入電壓也越來越高、無法實現(xiàn)高電壓變比條件下電源高功率密度集成的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)結(jié)構(gòu)的母線變換電路，

該電路包括：輸入電路、變換電路、輸出電路、濾波電路依次串聯(lián)；輸入電路包括：至少兩個相互串聯(lián)的開關(guān)管，至少兩個相互串聯(lián)的濾波電容；串聯(lián)后的開關(guān)管與串聯(lián)后的濾波電容并聯(lián)、并聯(lián)后一端接正極，另一端接負(fù)極；變換電路包括依次串聯(lián)的諧振電容、諧振電感、變壓器T原邊；輸出電路包括依次串聯(lián)形成環(huán)路的變壓器T副邊、至少兩個串聯(lián)的同步整流管。

本發(fā)明的有益效果是：采用輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)電路形式，能夠?qū)崿F(xiàn)母線變換器的功能；兩個電路單元輸入端開關(guān)管和濾波電容串聯(lián)，可以降低開關(guān)管和濾波電容的電壓應(yīng)力，同時可以降低變壓器T原邊的輸入電壓和圈數(shù)，輸出端同步整流管并聯(lián)工作，可以降低輸出端同步整流管和變壓器T副邊的電流應(yīng)力，實現(xiàn)高電壓變比條件下電源能夠高功率密度集成。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述的濾波電路包括濾波電容，此處所述的濾波電容一端接輸出電路中的變壓器T副邊，另一端接同步整流管。

進一步，所述變換電路的一端接輸入電路中的開關(guān)管，變換電路的另一端接輸入電路中的輸入的濾波電容。

進一步，所述變換電路的一端接輸入電路中的兩個相鄰的開關(guān)管之間。

進一步，所述變換電路的另一端接輸入電路中的兩個相鄰的輸入的濾波電容之間。

采用上一步的有益效果：兩個電路單元輸入端開關(guān)管和濾波電容串聯(lián)，可以降低開關(guān)管和濾波電容的電壓應(yīng)力。

進一步，述的濾波電路包括濾波電容，此處所述的濾波電容一端接輸出電路中的變壓器T副邊，另一端接兩個相鄰的同步整流管之間。

采用上一步的有益效果：可以降低輸出端同步整流管和變壓器T副邊的電流應(yīng)力。

進一步，所述開關(guān)管具有柵極，所述開關(guān)管通過其柵極與外部控制電路連接。

進一步，所述同步整流管具有柵極，所述同步整流管通過其柵極與外部控制電路連接。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路概要示意圖；

圖2為本發(fā)明的整體電路圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1和圖2所示，一種輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)結(jié)構(gòu)的母線變換電路，

該電路包括：開關(guān)管(S1、S2、S3、S4)、輸入濾波電容(C1、C2、C3、C4)、諧振電容(C5、C6)、諧振電感(L1、L2)、變壓器(T1、T2)、同步整流管(S5、S6、S7、S8)和輸出濾波電容C7；

開關(guān)管(S1、S2)、輸入濾波電容(C1、C2)、諧振電容C5、諧振電感L1、變壓器T1、同步整流管(S5、S6)組成一個電路單元；

開關(guān)管(S3、S4)、輸入濾波電容(C3、C4)、諧振電容C6、諧振電感L2、變壓器T2、同步整流管(S7、S8)組成另一個電路單元；

兩個電路單元共用輸出濾波電容C7，輸入端串聯(lián)，輸出端并聯(lián)。

開關(guān)管S1的漏極連接電源輸入端正極和輸入濾波電容C1的一端，開關(guān)管S1柵極與外部控制電路連接，開關(guān)管S1源極連接開關(guān)管S2的漏極和變壓器T1原邊的一端；開關(guān)管S2的漏極連接開關(guān)管S1的源極和變壓器T1原邊的一端，開關(guān)管S2的柵極與外部控制電路連接，開關(guān)管S2的源極連接開關(guān)管S3的漏極和輸入濾波電容C2、C3的一端。

輸入濾波電容C1的一端連接輸入端正極和開關(guān)管S1的漏極，輸入濾波電容C1的另一端連接輸入濾波電容C2和諧振電容C5的一端；輸入濾波電容C2的一端連接輸入濾波電容C1和諧振電容C5的一端，輸入濾波電容C2另一端連接輸入濾波電容C3的一端及開關(guān)管S3的漏極和開關(guān)管S2的源極。

諧振電容C5的一端連接輸入濾波電容C1和C2的一端，諧振電容C5的另一端連接諧振電感L1的一端；諧振電感L1的一端連接諧振電容C5的一端，諧振電感L1的另一端連接變壓器T1原邊的一端；變壓器T1原邊的一端連接諧振電感L1的一端，原邊的另一端連接開關(guān)管S1的源極和開關(guān)管S2的漏極；變壓器T1的副邊一端連接同步整流管S5的漏極，變壓器T1副邊的另一端連接同步整流管S6的漏極，變壓器T1副邊的第三端連接輸出濾波電容C7的一端和變壓器T2的副邊的第三端及電源輸出的正極。

同步整流管S5的漏極連接變壓器T1副邊的一端，同步整流管S5的柵極連接外部驅(qū)動信號，同步整流管S5的源極連接同步整流管S6、S7、S8的源極和輸出濾波電容C7的一端及輸出電源的負(fù)極；同步整流管S6的漏極連接變壓器T1副邊的一端，同步整流管S6的柵極連接外部驅(qū)動信號，同步整流管S6的源極連接同步整流管S5、S7、S8的源極和輸出濾波電容C7的一端及輸出電源的負(fù)極。

開關(guān)管S3的漏極連接開關(guān)管S2的源極和輸入濾波電容C2、C3的一端，開關(guān)管S3柵極與外部控制電路連接，開關(guān)管S3源極連接開關(guān)管S4的漏極和變壓器T2原邊的一端；開關(guān)管S4的漏極連接開關(guān)管S3的源極和變壓器T2原邊的一端，開關(guān)管S4的柵極與外部控制電路連接，開關(guān)管S4源極連接輸入濾波電容C4的一端和輸入電源的負(fù)極。

輸入濾波電容C3的一端連接輸入電容C2的一端、開關(guān)管S2的源極和開關(guān)管S3的漏極，輸入濾波電容C3的另一端連接輸入濾波電容C4的一端和諧振電容C6的一端；輸入濾波電容C4的一端連接輸入濾波電容C3和諧振電容C6的一端，輸入濾波電容C4另一端連接開關(guān)管S4的源極和輸入端的負(fù)極。

諧振電容C6的一端連接輸入濾波電容C3和C4的一端，諧振電容C6的另一端連接諧振電感L2的一端；諧振電感L2的一端連接諧振電容C6的一端，諧振電感的另一端連接變壓器T2原邊的一端。

變壓器T2原邊的一端連接諧振電感L2的一端，原邊的另一端連接開關(guān)管S3的源極和開關(guān)管S4的漏極；變壓器T2的副邊一端連接同步整流管S7的漏極，副邊的另一端連接同步整流管S8的漏極，副邊的第三端連接輸出濾波電容C7的一端和變壓器T1的副邊的第三端及電源輸出的正極。

同步整流管S7的漏極連接變壓器T2副邊的一端，同步整流管S7的柵極連接外部驅(qū)動信號，同步整流管S7的源極連接同步整流管S5、S6、S8的源極和輸出濾波電容C7的一端及輸出電源的負(fù)極；同步整流管S8的漏極連接變壓器T2副邊的一端，同步整流管S8的柵極連接外部驅(qū)動信號，同步整流管S8的源極連接同步整流管S5、S6、S7的源極和輸出濾波電容C7的一端及輸出電源的負(fù)極。

本發(fā)明的工作方式：

整個電路工作時，兩個電路單元共作方式基本一致，對于T1所在的電路單元，當(dāng)S1開關(guān)管導(dǎo)通時，開關(guān)管S2互補關(guān)斷，

整個電路工作時，當(dāng)開關(guān)管S1導(dǎo)通時，開關(guān)管S2互補關(guān)斷，此時同步整流管S5導(dǎo)通，同步整流管S6關(guān)斷，電流經(jīng)過開關(guān)管S1，流入變壓器T1原邊一端，流經(jīng)諧振電感L1和諧振電容C5，最后流入濾波電容C1和C2，變壓器副邊電流經(jīng)過同步整流管S5，流入濾波電容C7；當(dāng)開關(guān)管S2導(dǎo)通時，開關(guān)管S1互補關(guān)斷，此時同步整流管S6導(dǎo)通，同步整流管S5關(guān)斷，電流經(jīng)過開關(guān)管S2，流入變壓器T1原邊一端，流經(jīng)諧振電感L1和諧振電容C5，最后流入濾波電容C1和C2，變壓器副邊電流經(jīng)過同步整流管S6的體二極管，流入濾波電容C7，這就是T1所在電路單元的電路的工作過程。

T2所在單元的工作模式與T1所在單元基本一致，當(dāng)開關(guān)管S3導(dǎo)通時，開關(guān)管S4互補關(guān)斷，此時同步整流管S7導(dǎo)通，同步整流管S8關(guān)斷，電流經(jīng)過開關(guān)管S3，流入變壓器T2原邊一端，流經(jīng)諧振電感L2和諧振電容C6，最后流入濾波電容C3和C4，變壓器副邊電流經(jīng)過同步整流管S7的體二極管，流入濾波電容C7；當(dāng)開關(guān)管S4導(dǎo)通時，開關(guān)管S3互補關(guān)斷，此時同步整流管S8導(dǎo)通，同步整流管S7關(guān)斷，電流經(jīng)過開關(guān)管S4，流入變壓器原邊一端，流經(jīng)諧振電感L2和諧振電容C6，最后流入濾波電容C3和C4，變壓器副邊電流經(jīng)過同步整流管S8的體二極管，流入濾波電容C7，這就是T2所在電路單元的電路的工作過程。

變壓器T1所在單元和變壓器T2所在單元原邊輸入連接，即濾波電容C2的一端與濾波電容C3的一端連接，開關(guān)管S2的源極與開關(guān)管S3的漏極連接，兩個單元的輸出側(cè)并聯(lián)，即變壓器T1、T2的一端共同連接至輸出濾波電容C7的一端，同步整流管S5、S6、S7、S8的源極連接在一起共同連接在輸出端的負(fù)極。

電流經(jīng)諧振電感L1向后逐級傳遞，諧振電感L1不斷儲能，電流逐漸增加，儲能電容C1不斷充電，電壓逐漸升高；當(dāng)開關(guān)管S1關(guān)斷時，電流經(jīng)諧振電感L1和續(xù)流二極管向后逐級傳遞，諧振電感L1不斷釋放能量，電流逐漸減小，儲能電容C1不斷放電，電壓逐漸降低。開關(guān)管S2與開關(guān)管S3交替導(dǎo)通，占空比各為50％，當(dāng)開關(guān)管S2導(dǎo)通時，電流經(jīng)過開關(guān)管S2，諧振電感L1，變壓器T1原邊和諧振電容C5形成回路，通過變壓器T1將能量傳遞到副邊，變壓器T1副邊電流經(jīng)過同步整流管S5形成回路，最終能量傳遞到輸出側(cè)；

當(dāng)開關(guān)管S3導(dǎo)通時，電流經(jīng)過開關(guān)管S3，諧振電感L2，變壓器T2原邊和諧振電容C6形成回路，通過變壓器T2將能量傳遞到副邊，變壓器T2副邊電流經(jīng)過同步整流管S6形成回路，最終能量傳遞到輸出側(cè)，實現(xiàn)電壓穩(wěn)定輸出。

在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。