[发明专利]一种利用磁路全耦合解决初级多路并联均流的方法

说明书

本发明提出一种利用磁路全耦合解决初级多路并联均流的方法，可以实现多路直接并联的自主均流，并且多路可以使用一套驱动电路，极大简化电路拓扑，优化电感和变压器设计方法，不增加任何其他硬件成本。此方法的实现方案是将直接并联的多路电感及变压器设计成全磁耦合的方式，绕制多路绕组时采用并线同向绕制的方法，利用绕组等圈同相、绕组间互为变压器互相嵌位的原理，强制将开关器件、电容、环路寄生等参数不一致带来的异常电流均分。

技术领域

本发明涉及一种利用磁路全耦合解决初级多路并联均流的方法。

技术背景

开关电源中，初级侧多支路直接并联时，由于开关管内部阈值电压、导通内阻等参数和环路杂散电感、寄生电容、器件离散等外部参数会引起静态和动态的不均流。

随着开关电源功率等级和密度的提高，为解决原有器件容量不足问题，大都采用多路并联的方式。而直接进行多支路并联，开关器件、电容等的本身离散参数和布局走线、驱动回路等的环路寄生参数必然会带来动静态不均流。采用器件筛选和环路独立等方法，比较带来成本的巨幅升高。

发明内容

为了解决上述问题，多路并联时，将初级侧电感、变压器设计成全磁耦合的方式，利用类似“变压器”原理，嵌位电感和变压器端电压，解决上诉问题引起的初级不均流。

本申请实施例提供的技术方案如下：

并联的两路电感绕制时，两绕组双线并绕且同向绕制在同一磁芯上，变压器初级同理绕制。两路电感、变压器初级高度耦合，两绕组感应在同一磁场下，其中任意一路励磁时均在对方一路感生电动势，电感两端的电压会被某一相嵌位，最终变现出某一相的电压，并且每个时刻都一样。另由于绕组采用双线并绕且绕制在同一磁芯上，其表现出来的感量参数高度一致。根据公式UL＝Ldi(t)/dt，可知两路i_L是一样的。两个半桥LLC拓扑直接并联，第一并联支路由开关管V1、V3并联后依次串联谐振电容C1、谐振电感L1、主变压器T1、整流二极管D1、D2、D3、D4后，并联输出滤波电容CD1；第二并联支路由开关管V2、V4并联后，依次串联谐振电容C2、谐振电感L2、主变压器T2、整流二极管D5、D6、D7、D8，并联输出滤波电容CD3。两路半桥的驱动相同，即V1、V2使用相同驱动信号DRIVE1_A，V3、V4使用相同驱动信号DRIVE1_B。支路1和支路2工作在相同状态，初级电流会同时同向流过L1和L2及T1和T2，采用本专利方法设计的L1和L2及T1和T2参数一致且高度耦合，其所产生的感生电动势等值同向。当I1,I2所在回路阻抗均等时，两支路I1、I2大小方向相同，电感和变压器初级产生的感生电压相同，端电压相同的两支路互相不阻碍对方；当I1,I2所在回路阻抗不均等时，两路电流往往会产生偏差，这样在电感和变压器初级产生的感生电压将不相同，所产生的感应电压的偏差刚好会抵抗导致电流偏差外部电压，最终电感和变压器端电压相同，谐振电容、开关器件等来补偿电压偏差，而相同的端电压作用在参数高度一致的L1和L2及T1和T2上，带来相同的I1、I2，从而实现支路1和支路2均流。

上述电路可以进一步拓展，实现更多支路并联，其方法是将多路的电感绕组全部并行同向绕制在同一磁芯上，多路的变压器初级绕组全部并行同向绕制在同一磁芯上。原理同两路并联。

使用本专利方法，可以实现多路直接并联的自主均流，并且多路可以使用一套驱动电路，极大简化电路拓扑，优化电感和变压器设计方法，不增加任何其他硬件成本。此方法的实现方案是将直接并联的多路电感及变压器设计成全磁耦合的方式，绕制多路绕组时采用并线同向绕制的方法，利用绕组等圈同相、绕组间互为变压器互相嵌位的原理，强制将开关器件、电容、环路寄生等参数不一致带来的异常电流均分。

附图说明

图1为本发明两路LLC并联实施例；

图2为两路并联LLC拓扑，进行仿真对比电路；

图3为‘独立电感和变压器’仿真波形；