本发明涉及变压器领域，具体涉及一种多通道dc-dc变换器。
背景技术：
传统模式上，一级变换器，尽管电路复杂度低，器件数量少，但是由于电路本身的限制，很难实现较高的转换效率和较高的调节能力以及在宽输入电压范围内的软开关能力。多级变换器能够满足部分一级变换器不能实现的性能需求。然而，传统的多级变换器，如图1所示，全部输入功率加载在pwm变换器上，串联的连接关系导致了更高的功率损耗。部分多通道变换器，在每个通道中使用低压器件，集成变压器提高了功率密度并且提供了隔离。然而，所有的输入功率依然是被上一级的变换器处理，效率依然较低。
技术实现要素：
针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种多通道dc-dc变换器，包括：
输入电源；
输入级电容单元；
pwm变换单元；
第一变换单元，第二变换单元；
输出整流单元；
所述输入级电容单元与所述第一变换单元及所述pwm变换单元相连，所述第一变换单元与串联的所述pwm变换单元及第二变换单元并联，所述第一变换单元与所述第二变换单元共享同一次级绕组输出。
优选的，所述多通道dc-dc变换器输出电压vo的计算公式为：
vin＝v1 v2
v1＝2×vo×n1
v3＝2×vo×n2
其中，vin为输入电源输入电压，vo为所述多通道dc-dc变换器输出电压，v1为第一变换单元输入电压，v2为pwm变换单元输入电压，v3为第二变换单元输入电压，n1为第一变换单元电压变化率，n2为第二变换单元电压变化率，f(d)为pwm变换单元电压变化率。
优选的，所述输入级电容单元包括串联的第一电容c1及第二电容c2，所述第一电容c1与第一变换单元并联，所述第二电容c2与所述pwm变换单元并联。
优选的，所述第一变换单元包括串联的第一功率开关q1及第二功率开关q2，第三电容cr1，及第一变压器t1，所述第三电容cr1第一端与第一功率开关q1的源极及第二功率开关q2的漏极相连，所述第二电容cr2第二端与所述第一变压器t1相连。
优选的，所述第二变换单元包括串联的第三功率开关q3及第四功率开关q4，第四电容cr2，及第二变压器t2，所述第四电容cr2第一端与第三功率开关q3的源极及第四功率开关q4的漏极相连，所述第三电容cr2第二端与所述第二变压器t2相连。
优选的，所述第一变压器包括第一电感lr1，第二励磁电感lm1，第一初级绕组线圈，次级绕组线圈；所述第一电感lr1第一端与所述第三电容cr1第二端相连，所述第一电感lr1第二端与所述第二励磁电感lm1第一端及所述第一初级绕组线圈第一端相连，所述第二励磁电感lml与第一初级绕组线圈并联；所述第二励磁电感lm1为变压器等效到第一初级绕组的励磁电感。
优选的，所述第二变压器包括第三电感lr2，第二初级绕组线圈，次级绕组线圈；所述第三电感lr2第一端与所述第三电容cr2第二端相连，所述第四电感lr2第二端与第二初级绕组线圈第一端相连。
优选的，所述输出整流单元包括第五功率开关sr1，第六功率开关sr2，所述第五功率开关sr1的漏极与次级绕组线圈第一端相连，所述第六功率开关sr2的漏极与次级绕组线圈第二端相连，所述第五功率开关sr1的源极与第六功率开关sr2的源极相连。
优选的，通过控制第一功率开关q1，第二功率开关q2，第三功率开关q3，第四功率开关q4开关同步开断，控制第一变换单元输出电压与第二变换单元输出电压相位一致。
优选的，通过控制第一功率开关q1，第二功率开关q2，第三功率开关q3，第四功率开关q4开关相位延迟，控制第一变换单元输出电压与第二变换单元输出电压相位，获得多相位结合的多通道dc-dc变换器输出电压。
本发明通过采用多个变换器共享输入电源的输入功率，多个初级绕组共享同一次级绕组的输出方式，提高了变换器的效率；解决了传统dc-dc变换器效率低的技术问题，实现了一种带有集成变压器且具有隔离功能的多通道dc-dc变换器，功率密度高，满足不同输出电压需求。
附图说明
图1为现有技术的dc-dc变换器框图；
图2为实施例一提供的二级多通道dc-dc变换器电路图；
图3为实施例一提供的二级多通道dc-dc变换器电路图；
图4为实施例一提供的二级多通道dc-dc变换器状态图；
图5为实施例一提供的二级多通道dc-dc变换器各状态等效电路图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。
实施例一
本实施例提供一种二级多通道dc-dc变换器，如图2-5所示，包括
输入电源；输入级电容单元；pwm变换单元；第一变换单元，第二变换单元；输出整流单元；所述输入级电容单元与所述第一变换单元及所述pwm变换单元相连，所述第一变换单元与串联的所述pwm变换单元及第二变换单元并联，所述第一变换单元与所述第二变换单元共享同一次级绕组输出。
输入级电容单元包括：串联的第一电容c1及第二电容c2，所述第一电容c1与第一变换单元并联，所述第二电容c2与所述pwm变换单元并联。
第一变换单元包括：串联的第一功率开关q1及第二功率开关q2，第三电容cr1，及第一变压器t1，所述第三电容cr1第一端与第一功率开关q1的源极及第二功率开关q2的漏极相连，所述第二电容cr2第二端与所述第一变压器t1相连。所述第一变压器包括第一电感lr1，第二励磁电感lml，第一初级绕组线圈，次级绕组线圈；所述第一电感lr1第一端与所述第三电容cr1第二端相连，所述第一电感lr1第二端与所述第二励磁电感lm1第一端及所述第一初级绕组线圈第一端相连，所述第二励磁电感lm1与第一初级绕组线圈并联；所述第二励磁电感lm1为变压器等效到第一初级绕组的励磁电感。
第二变换单元包括：串联的第三功率开关q3及第四功率开关q4，第四电容cr2，及第二变压器t2，所述第四电容cr2第一端与第三功率开关q3的源极及第四功率开关q4的漏极相连，所述第三电容cr2第二端与所述第二变压器t2相连。所述第二变压器包括第三电感lr2，第二初级绕组线圈，次级绕组线圈；所述第三电感lr2第一端与所述第三电容cr2第二端相连，所述第四电感lr2第二端与第二初级绕组线圈第一端相连。
输出整流单元包括：第五功率开关sr1，第六功率开关sr2，所述第五功率开关sr1的漏极与次级绕组线圈第一端相连，所述第六功率开关sr2的漏极与次级绕组线圈第二端相连，所述第五功率开关sr1的源极与第六功率开关sr2的源极相连。
pwm变换单元包括：第五功率开关q5，第六功率开关q6，第三电感l，第五电容c，所述第五功率开关q5的漏极与所述第二电容c2正极相连，所述第五功率开关q5的源极与所述第六功率开关q6的漏极相连，所述第六功率开关q6的源极与第五电容c负极、所述第四功率开关q4源极、所述第二初级绕组线圈第二端相连，所述第五电容c正极与所述第二电容c2负极、所述第三功率开关q3的漏极相连。
二级多通道dc-dc变换器输出电压v0的计算公式为：
vin＝v1 v2
v1＝2×vo×n1
v3＝2×vo×n2
其中，vin为输入电源输入电压，vo为所述多通道dc-dc变换器输出电压，v1为第一变换单元输入电压，v2为pwm变换单元输入电压，v3为第二变换单元输入电压，n1为第一变换单元电压变化率，n2为第二变换单元电压变化率，f(d)为pwm变换单元电压变化率。
通过控制第一功率开关q1，第二功率开关q2，第三功率开关q3，第四功率开关q4开关同步开断，控制第一变换单元输出电压与第二变换单元输出电压相位一致；通过控制第一功率开关q1，第二功率开关q2，第三功率开关q3，第四功率开关q4开关相位延迟，控制第一变换单元输出电压与第二变换单元输出电压相位，获得多相位结合的多通道dc-dc变换器输出电压。
多通道dc-dc变换器输出电压工作模式如图4-5所示。
阶段1(t0＜t＜t1)：等效电路图如图5(a)所示，在t0时刻，谐振电流ir1和ir2从励磁电流im中脱离。同时，q1和q2达到zvs软开关，sr2导通。励磁电流im线性增长，输入功率被第一变换单元和第二变换单元分配并传输到负载。
阶段2(t1＜t＜t2)：等效电路图如图5(b)所示，在t1时刻，两个直流变压器的谐振停止，q1和q3关断，im等于ir1和ir2。在死区时间内，没有功率传输，由电容对负载进行供电。励磁电感加入谐振，帮助谐振电流对(q1，q3和sr2)的寄生电容进行充电，并对(q2，q4和sr1)的寄生电容放电直到时刻t2。
阶段3(t2＜t＜t3)：等效电路结构如图5(c)所示。在t2时刻，q2和q4达到了zvs软开关，sr1导通，同时，lr1和cr1，lr2和cr2开始谐振。这一时期在im等于ir1和ir2的时刻t3结束。
阶段4(t3＜t＜t4)：等效电路如图5(d)所示，该阶段与阶段2相似，q2和q4在t3时刻关断，同时，im与ir1和ir2交叉，励磁电感开始参与谐振，没有功率传输到负载。
本实施例提供的多通道dc-dc变换器输出电压，整个系统的总效率η为：
其中，η为整个系统的总效率，η1为第一变换单元效率，η2为第二变换单元效率，ηpwm为pwm变换单元效率，v1为第一变换单元输入电压，v2为pwm变换单元输入电压，vin为输入电源输入电压。
本实施例解决了传统多通道dc-dc变换器合并阶段采用多个分立变压器导致的功率密度低的技术问题，提出一种带有集成变压器且具有隔离功能的多通道dc-dc变换器，功率密度高，效率高，满足不同输出电压需求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的，技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种多通道dc-dc变换器，其特征在于，包括：
输入电源；
输入级电容单元；
pwm变换单元；
第一变换单元，第二变换单元；
输出整流单元；
所述输入级电容单元与所述第一变换单元及所述pwm变换单元相连，所述第一变换单元与串联的所述pwm变换单元及第二变换单元并联，所述第一变换单元与所述第二变换单元共享同一次级绕组输出。
2.根据权利要求1所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述多通道dc-dc变换器输出电压vo的计算公式为：
vin＝v1 v2
v1＝2×vo×n1
v3＝2×vo×n2
其中，vin为输入电源输入电压，vo为所述多通道dc-dc变换器输出电压，v1为第一变换单元输入电压，v2为pwm变换单元输入电压，v3为第二变换单元输入电压，n1为第一变换单元电压变化率，n2为第二变换单元电压变化率，f(d)为pwm变换单元电压变化率。
3.根据权利要求1所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述输入级电容单元包括串联的第一电容c1及第二电容c2，所述第一电容c1与第一变换单元并联，所述第二电容c2与所述pwm变换单元并联。
4.根据权利要求1所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述第一变换单元包括串联的第一功率开关q1及第二功率开关q2，第三电容cr1，及第一变压器t1，所述第三电容cr1第一端与第一功率开关q1的源极及第二功率开关q2的漏极相连，所述第二电容cr2第二端与所述第一变压器t1相连。
5.根据权利要求1所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述第二变换单元包括串联的第三功率开关q3及第四功率开关q4，第四电容cr2，及第二变压器t2，所述第四电容cr2第一端与第三功率开关q3的源极及第四功率开关q4的漏极相连，所述第三电容cr2第二端与所述第二变压器t2相连。
6.根据权利要求4所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述第一变压器包括第一电感lr1，第二励磁电感lm1，第一初级绕组线圈，次级绕组线圈；所述第一电感lrl第一端与所述第三电容crl第二端相连，所述第一电感lr1第二端与所述第二励磁电感lm1第一端及所述第一初级绕组线圈第一端相连，所述第二励磁电感lm1与第一初级绕组线圈并联；所述第二励磁电感lm1为变压器等效到第一初级绕组的励磁电感。
7.根据权利要求5所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述第二变压器包括第三电感lr2，第二初级绕组线圈，次级绕组线圈；所述第三电感lr2第一端与所述第三电容cr2第二端相连，所述第四电感lr2第二端与第二初级绕组线圈第一端相连。
8.根据权利要求1-7所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，所述输出整流单元包括第五功率开关sr1，第六功率开关sr2，所述第五功率开关sr1的漏极与次级绕组线圈第一端相连，所述第六功率开关sr2的漏极与次级绕组线圈第二端相连，所述第五功率开关sr1的源极与第六功率开关sr2的源极相连。
9.根据权利要求1-8所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，通过控制第一功率开关q1，第二功率开关q2，第三功率开关q3，第四功率开关q4开关同步开断，控制第一变换单元输出电压与第二变换单元输出电压相位一致。
10.根据权利要求1-8所述多通道dc-dc变换器，其特征在于，通过控制第一功率开关q1，第二功率开关q2，第三功率开关q3，第四功率开关q4开关相位延迟，控制第一变换单元输出电压与第二变换单元输出电压相位，获得多相位结合的多通道dc-dc变换器输出电压。
技术总结