[发明专利]一种两级式直流变换电路、5G基站电源AC-DC变换器及其效率优化方法

说明书

本发明公开了一种两级式直流变换电路包括：无桥PFC电路、LLC谐振电路、控制电路。无桥PFC电路和LLC谐振电路顺序连接，从无桥PFC电路的输出端接入LLC谐振电路的输入端的电压为母线电压Vbus，从LLC谐振电路的输出端输出的电压为输出电压Vo。控制电路监测LLC谐振电路的负载情况，并根据负载情况调整LLC谐振电路的开关频率，从而稳定输出电压Vo，当检测到LLC谐振电路的负载突变时，通过母线电压Vbus和LLC谐振电路的开关频率协同调整，稳定输出电压Vo。相比现有技术，本发明能够保证LLC谐振电路开关频率在最佳工作频率点附近，在稳定输出电压的同时确保能够达到最佳的工作效率，并减少了LLC谐振电路开关损耗。

技术领域

本发明涉及5G基站AC-DC电源技术领域，尤其涉及一种两级式直流变换电路、5G基站电源AC-DC变换器及其效率优化方法。

背景技术

随着移动数据流量的爆炸性增长，不同的设备之间的相互连接，不断涌现出的各种新业务场景，都表明5G时代的到来。对比5G基站与4G基站由于网络架构不同，5G RAN(无线接入网)架构不再是由4G/LTE(长期演进)的BBU(基带处理单元)、RRU(射频拉远单元)两级结构组成，而是重构为三个重要的功能实体CU(集中单元)更像是一个服务器将BBU的非实时部分分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务。DU(分布单元)是将BBU的剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。AAU(有源天线单元)是从4G到5G中最大改变的部分，BBU的部分物理层处理功能与原RRU及无源天线合并为AAU。并且AAU采用Massive MIMO(大规模多输入多输出)技术，的AAU单扇区输出功率由4G的40W-80W上升到200W甚至更高，同时由于处理的数据量大幅度增加，BBU(基带处理单元)(或者在5G某些组网模式下被拆分为CU和DU)的功率也大幅增加，其功率已经超过1000W。对于目前较流行的5G基站组网方式：3扇区AAU+1个BBU，假设AAU效率为20％，那么5G基站供电的通信电源的输出功率大约为：Pout＝(3*200)/0.2+1000＝4000W而原由4G基站供电的通信电源输出功率为2000W～3000W。输出功率大幅提升。

5G基站AC-DC电源，是属于通信电源中的核心模块。将380V/220V的交流电变换为-48V直流电的通信电源模块。采用双级式AC-DC变换器的形式通常由两级以上变换器组合而成。前级由AC-DC变换器组成，后级由DC-DC变换器组成。传统的DC-DC输出环节常采用LLC谐振变换电路，当负载重的时候，闭环系统减少开关频率提高输出电压增益，当负载比较轻的时候需要系统增加开关频率，以减小增益以达到稳定电压目的，PWM(脉冲宽度调制)占空比始终保持为50％，但是需要不断地改变开关频率，增加了电路开关损耗，同时，无法保证在任何负载情况下都能工作在最大效率。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种效率优化的两级式直流变换电路。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种两级式直流变换电路，应用于5G基站AC-DC电源，包括：无桥PFC电路、LLC谐振电路、控制电路；

所述无桥PFC电路和LLC谐振电路顺序连接，从所述无桥PFC电路的输出端接入所述LLC谐振电路的输入端的电压为母线电压Vbus，从所述LLC谐振电路的输出端输出的电压为输出电压Vo；

所述控制电路监测所述LLC谐振电路的负载情况，并根据所述负载情况调整所述LLC谐振电路的开关频率，从而稳定所述输出电压Vo，当检测到所述LLC谐振电路的负载突变时，通过所述母线电压Vbus和所述LLC谐振电路的开关频率协同调整，稳定所述输出电压Vo。

在一些实施例中，所述控制电路包括开关频率调整模块，

当负载由轻载突变为重载时，对所述LLC谐振电路的开关频率进行限制，并切换成通过调整所述母线电压Vbus来稳定所述输出电压Vo；