專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改進(jìn)的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種改進(jìn)的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)，具體是一種AC-DC/DC-DC交直流通用開(kāi)關(guān) 電源共用變壓器、整流器和輸出所有元件的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在開(kāi)關(guān)電源中AC輸入DC輸出時(shí)應(yīng)需一個(gè)變壓器在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域其中實(shí)用型隔 離的包括這幾種拓?fù)?RCC，反激，正激，Cuk，推挽，對(duì)稱(chēng)半橋，諧振半橋，對(duì)稱(chēng)全橋，諧振全 橋)；開(kāi)關(guān)電源中DC輸入DC輸出時(shí)應(yīng)需一個(gè)變壓器或電感在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域其中實(shí)用形非 隔離的包括這幾種拓?fù)?降壓，升壓，升降壓，Cuk, Zeta, Sepic) 0因AC-DC/DC-DC是兩種 不同的結(jié)構(gòu)，在目前業(yè)界應(yīng)用都是分開(kāi)處理，無(wú)法共用到不同拓?fù)渲械脑?，最多也只是?級(jí)整流后DC輸出的部分元件如做一個(gè)AC-DC/DC-DC交直流通用的電源。AC-DC部分一般 是RCC，反激，正激，對(duì)稱(chēng)半橋，LLC諧振半橋等拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)AC-DC的轉(zhuǎn)換，達(dá)到輸出DC所需規(guī) 格要求；DC-DC部分一般是降壓，升壓，升降壓，Sepic等拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)DC-DC的轉(zhuǎn)換，達(dá)到輸出 DC所需規(guī)格要求。分別通過(guò)各自拓?fù)湔骱蠊灿玫酱渭?jí)的電容及電感。因此，現(xiàn)有傳統(tǒng)AC-DC/DC-DC交直流通用電源只能共用到整流后的元件，電路功 率元件多，體積不能減小，重量不能減輕，成本也高，效率也由于拓?fù)浔旧砑霸p耗的原 因無(wú)法再提高。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種可共用變壓器、整流器、輸出所有元件的 交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)目的，本實(shí)用新型的方案是一種改進(jìn)的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路 結(jié)構(gòu)，包括AC-DC(交流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊、DC-DC(直流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊、 變壓器、整流器和輸出后級(jí)的濾波器件，所述電路結(jié)構(gòu)中的AC-DC(交流-直流)的開(kāi)關(guān)電 源模塊和DC-DC(直流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊均連接于相同的變壓器、整流器和輸出后級(jí) 的濾波器件。更具體的改進(jìn)，所述電路結(jié)構(gòu)為AC-DC/DC-DC升壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次級(jí) 輸出繞組的負(fù)端與濾波器件的濾波電容負(fù)極間串入一個(gè)控制開(kāi)關(guān)。更具體的改進(jìn)，所述電路結(jié)構(gòu)為AC-DC/DC-DC升降壓1結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次 級(jí)輸出繞組的兩端通過(guò)元件或走線引出，優(yōu)化DC-DC元件的接法方式做DC-DC升降壓1的 電感使用電路。更具體的改進(jìn)，所述電路結(jié)構(gòu)為AC-DC/DC-DC升降壓2結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次 級(jí)輸出繞組的兩端通過(guò)元件或走線引出，優(yōu)化DC-DC元件的接法方式做DC-DC升降壓2的 電感使用電路。更具體的改進(jìn)，所述電路結(jié)構(gòu)為AC-DC/DC-DC降壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次級(jí) 輸出繞組的兩端通過(guò)元件或走線引出，優(yōu)化DC-DC元件的接法方式做DC-DC降壓的電感使用電路。更進(jìn)一步具體的改進(jìn)，所述控制開(kāi)關(guān)可為整流二極管、晶體三極管、MOS管、IGBT 管、可控硅、繼電器、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、電子開(kāi)關(guān)及按鈕。本方案的AC-DC/DC-DC交直流共用電源可以共用到變壓器及整流器及后面的所 有元件；無(wú)論是體積，重量，成本，效率都大有優(yōu)化；AC/DC同時(shí)輸入時(shí)也會(huì)自動(dòng)選擇其中一 種電源工作。
圖1為傳統(tǒng)的AC-DC (反激)/DC-DC (升壓)電路圖。圖2為改進(jìn)后的AC-DC (反激)/DC-DC (升壓)電路圖。圖3為傳統(tǒng)的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升壓)。圖4為改進(jìn)后的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升壓)。圖5為傳統(tǒng)的AC-DC (反激)/DC-DC (升降壓1)。圖6為改進(jìn)后的AC-DC (反激)/DC-DC (升降壓1)。圖7為傳統(tǒng)的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓1)。圖8為改進(jìn)后的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓1)。 圖9為傳統(tǒng)的AC-DC (反激)/DC-DC (升降壓2)。圖10為改進(jìn)后的AC-DC (反激)/DC-DC (升降壓2)。圖11為傳統(tǒng)的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓2)。圖12為改進(jìn)后的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓2)。圖13為傳統(tǒng)的AC-DC (反激)/DC-DC (降壓)。圖14為改進(jìn)后的AC-DC (反激)/DC-DC (降壓)。圖15為傳統(tǒng)AC-DC/DC-DC交直流通用開(kāi)關(guān)電源原理框圖。圖16為本新型的AC-DC/DC-DC交直流通用開(kāi)關(guān)電源原理框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖15所示，在傳統(tǒng)AC-DC/DC-DC交直流通用開(kāi)關(guān)電源中共用的元件就輸出后 級(jí)的濾波器件，如圖16所示，在本實(shí)用新型的改進(jìn)后的AC-DC/DC-DC交直流通用開(kāi)關(guān)電源 中，除了能共用到輸出后級(jí)的濾波器件外，變壓器和整流器都是共用的，解決了傳統(tǒng)此類(lèi)電 源的成本、體積、重量、效率等問(wèn)題。在傳統(tǒng)AC-DC/DC-DC交直流通用開(kāi)關(guān)電源中省了 DC-DC 的電感器和整流器，在產(chǎn)品成本上節(jié)約了電感器和整流管器件，在體積方面也可以極大的 減小，重量方面也減輕許多，通過(guò)不同的控制也可提高效率。AC-DC/DC-DC(升壓)共用變壓器、整流器和輸出所有元件的控制方法只需在次 級(jí)輸出繞組的負(fù)端與濾波電容負(fù)極間串入一個(gè)控制開(kāi)關(guān)。這個(gè)控制開(kāi)關(guān)在AC-DC時(shí)開(kāi)關(guān) 開(kāi)通，在DC-DC時(shí)開(kāi)關(guān)關(guān)斷。這個(gè)開(kāi)關(guān)可用整流二極管，晶體三極管、MOS管、IGBT管、可控 硅、繼電器、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、電子開(kāi)關(guān)及按鈕等一切可用于做開(kāi)關(guān)控制的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用整流 二極管時(shí)就串入其中，可減小整流二極管耐壓，減小本身Vf值，使用Vf更小的整流器，加強(qiáng) 了散熱；使用MOS管時(shí)就串入其中，可進(jìn)一步減小整流二極管耐壓，進(jìn)一步減小本身Vf值， 可使用電流、Vf值更小的整流器，加強(qiáng)了散熱，提高效率；使用單向可控硅時(shí)就串入其中， 更可進(jìn)一步減小整流二極管耐壓，進(jìn)一步減小本身Vf值，使用電流、Vf值更小的整流器，加強(qiáng)了散熱，效率進(jìn)一步提高；繼電器通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)AC-DC時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，DC-DC開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。而 AC-DC/DC-DC(升降壓1)、AC-DC/DC-DC(升降壓2、、AC_DC/DC_DC (降壓)則是通過(guò)電路的 不同接法實(shí)現(xiàn)的，電路原理與傳統(tǒng)的一樣。此類(lèi)改進(jìn)后的電源操作與普通電源一樣，直觀方 便簡(jiǎn)單。如圖1所示，為傳統(tǒng)的AC-DC (反激)/DC-DC (升壓)電路圖，S1、S2 控制開(kāi)關(guān)，可 以是晶體管，MOS管，IGBT管；VD1，VD2 整流器，可以是二極管、MOS管、IGBT管、可控硅等 一切可用于做整流的器件。傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓耦合 至VDl整流CLC濾波后得至DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升壓電感(Li)和S2開(kāi)關(guān)產(chǎn)生高于DC輸 入電壓，經(jīng)VD2整流CLC濾波后得至DC電壓。如圖2所示，為改進(jìn)后的AC_DC(反激)/DC_DC(升壓)電路圖，Si，S2 控制開(kāi)關(guān)， 可以是晶體管、MOS管、IGBT管；VDl 整流器，可以是二極管、MOS管、IGBT管、可控硅等一切 可用于做整流的器件；VD2 控制開(kāi)關(guān)，用于隔離IN DC(直流輸入)，防止IN DC(直流輸入) 直通短路.通過(guò)簡(jiǎn)單控制，在IN DC (直流輸入)時(shí)可使VD2不導(dǎo)通(斷開(kāi))，在IN AC (交 流輸入)時(shí)可使VD2導(dǎo)通(閉合).可防IN DC (直流輸入)反接，通過(guò)對(duì)此VD2的選擇可 降低對(duì)VDl整流器的Vdc要求，從而可減小VDl的Vf和Ir，降低散熱，提升效率?？梢允嵌?極管、晶體管、MOS管、IGBT管、可控硅、繼電器等一切可用于做開(kāi)關(guān)控制的器件。改進(jìn)后的 工作原理如圖1所述內(nèi)容相同。圖3為傳統(tǒng)的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升壓)。Si，S2，S3 控制開(kāi)關(guān)，可以 是晶體管、MOS管、IGBT管；VDl，VD2，VD3 整流器，可以是二極管、MOS管、IGBT管、可控硅 等一切可用于做整流的器件。傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓 耦合至VDl，VD2整流CLC濾波后得至DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升壓電感(Li)和S3開(kāi)關(guān)產(chǎn)生 高于DC輸入電壓，經(jīng)VD3整流CLC濾波后得至DC電壓。圖4為改進(jìn)后的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升壓)。Si，S2，S3 控制開(kāi)關(guān)，可 以是晶體管、MOS管、IGBT管；VD1，VD2 整流器，可以是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于 做整流的器件；VD3 控制開(kāi)關(guān)，用于隔離IN DC(直流輸入)，防止IN DC(直流輸入)直通 短路.通過(guò)簡(jiǎn)單控制，在IN DC (直流輸入)時(shí)可使VD3不導(dǎo)通(斷開(kāi))，在IN AC (交流輸 入)時(shí)可使VD3導(dǎo)通(閉合).可防IN DC (直流輸入)反接，通過(guò)對(duì)此VD3的選擇可降低 對(duì)VD1，VD2整流管的Vdc要求，從而可減小VDl和VD2的Vf和Ir，降低散熱，提升效率.可 以是二極管、晶體管、MOS管、IGBT管、可控硅、繼電器等一切可用于做開(kāi)關(guān)控制的器件。改 進(jìn)后的工作原理如圖3所述內(nèi)容相同。圖5為傳統(tǒng)的AC-DC (反激)/DC-DC (升降壓1)。Sl，S2 控制開(kāi)關(guān)，可以是晶體管、 MOS管、IGBT管；VD1，VD2 整流器，可是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于做整流的器件。 傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓耦合至VDl整流CLC濾波后得至 DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升降壓電感(Li)和S2開(kāi)關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)VD2整流CLC濾波后得 至DC電壓。此DC-DC升降壓1拓?fù)洳还草敵龅?。圖6為改進(jìn)后的AC-DC(反激)/DC-DC (升降壓1)。S1，S2 控制開(kāi)關(guān)，可以是晶體 管、MOS管、IGBT管；VDl 整流器，可以是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于做整流的器 件。改進(jìn)后的工作原理如圖5所述內(nèi)容相同。圖7為傳統(tǒng)的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓1)。S1，S2，S3 控制開(kāi)關(guān)，可以是晶體管、MOS管、IGBT管；VD1，VD2，VD3 整流器，可是二極管、MOS管、可控硅等一切可 用于做整流的器件。傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓耦合至VD1， VD2低壓整流CLC濾波后得至DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升降壓電感(Li)和S2開(kāi)關(guān)產(chǎn)生感應(yīng) 電壓，經(jīng)VD3整流CLC濾波后得至DC電壓。此DC-DC升降壓1拓?fù)洳还草敵龅?。圖8為改進(jìn)后的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓1)。S1，S2，S3 控制開(kāi)關(guān)， 可以是晶體管、MOS管、IGBT管；VDl，VD2 整流器，可以是二極管、MOS管、可控硅等一切可 用于做整流的器件。改進(jìn)后的工作原理如圖7所述內(nèi)容相同。圖9為傳統(tǒng)的AC-DC(反激)/DC-DC(升降壓2)。Si，S2，S3 控制開(kāi)關(guān)，可以是晶 體管、MOS管、IGBT管；VD1，VD2，VD3 整流器，可是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于做 整流的器件。傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓耦合至VDl整流 CLC濾波后得至DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升降壓電感(Li)和S2，S3開(kāi)關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)VD2， VD3整流CLC濾波后得至DC電壓。此DC-DC升降壓2拓?fù)涔草敵龅?。?dāng)升壓工作時(shí)S2 — 直開(kāi)通，當(dāng)降壓工作時(shí)S3 —直斷開(kāi)。圖10為改進(jìn)后的AC-DC(反激)/DC-DC(升降壓2)。Si，S2，S3 控制開(kāi)關(guān)，可以 是晶體管、MOS管、IGBT管；VD1，VD2 整流器，可以是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于 做整流的器件。改進(jìn)后的工作原理如圖9所述內(nèi)容相同。圖11為傳統(tǒng)的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓2)。Si，S2，S3，S4 控制開(kāi) 關(guān)，可以是晶體管^05管、16811管；￥01，￥02，￥03，￥04 整流器，可是二極管、MOS管、可控硅 等一切可用于做整流的器件。傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓耦 合至VDl整流CLC濾波后得至DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升降壓電感(Li)和S3，S4開(kāi)關(guān)產(chǎn)生感 應(yīng)電壓，經(jīng)VD3，VD4整流CLC濾波后得至DC電壓。此DC-DC升降壓2拓?fù)涔草敵龅亍．?dāng)升 壓工作時(shí)S3 —直開(kāi)通，當(dāng)降壓工作時(shí)S4 —直斷開(kāi)。圖12為改進(jìn)后的AC-DC (LLC半橋諧振)/DC-DC (升降壓2)。Si，S2，S3，S4 控制 開(kāi)關(guān)，可以是晶體管、MOS管、IGBT管；VD1，VD2，VD3 整流器，可以是二極管、MOS管、可控硅 等一切可用于做整流的器件。改進(jìn)后的工作原理如圖11所述內(nèi)容相同。圖13為傳統(tǒng)的AC-DC(反激)/DC-DC(降壓)。Si，S2 控制開(kāi)關(guān)，可以是晶體管、 MOS管、IGBT管；VD1，VD2 整流器，可是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于做整流的器件。 傳統(tǒng)交直流通用電源當(dāng)AC輸入后經(jīng)整流濾波變壓器變壓耦合至VDl整流CLC濾波后得至 DC電壓；當(dāng)DC輸入經(jīng)升降壓電感(Li)和S2，開(kāi)關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)VD2續(xù)流CLC濾波后得 至DC電壓。圖14為改進(jìn)后的AC-DC(反激)/DC_DC(降壓)。Si，S2 控制開(kāi)關(guān)，可以是晶體 管、MOS管、IGBT管；VDl 整流器，可以是二極管、MOS管、可控硅等一切可用于做整流的器 件。改進(jìn)后的工作原理如圖13所述內(nèi)容相同。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡是依據(jù)本 實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)而使交直流共用 電源共用到變壓器與整流器及輸出所有元件的，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，包括AC-DC的開(kāi)關(guān)電源模塊、DC-DC(的 開(kāi)關(guān)電源模塊、變壓器、整流器和輸出后級(jí)的濾波器件，其特征在于所述電路結(jié)構(gòu)中的 AC-DC的開(kāi)關(guān)電源模塊和DC-DC的開(kāi)關(guān)電源模塊均連接于相同的變壓器、整流器和輸出后 級(jí)的濾波器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電路結(jié)構(gòu) 為AC-DC/DC-DC升壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次級(jí)輸出繞組的負(fù)端與濾波器件間串入一個(gè) 控制開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電路結(jié)構(gòu) 為AC-DC/DC-DC升降壓1結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次級(jí)輸出繞組的兩端通過(guò)元件或走線引 出，優(yōu)化DC-DC元件的接法方式做DC-DC升降壓1的電感使用電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電路結(jié)構(gòu) 為AC-DC/DC-DC升降壓2結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次級(jí)輸出繞組的兩端通過(guò)元件或走線引 出，優(yōu)化DC-DC元件的接法方式做DC-DC升降壓2的電感使用電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電路結(jié)構(gòu) 為AC-DC/DC-DC降壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在變壓器的次級(jí)輸出繞組的兩端通過(guò)元件或走線引出， 優(yōu)化DC-DC元件的接法方式做DC-DC降壓的電感使用電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述控制開(kāi)關(guān)可為整流二極管、晶體三極管、MOS管、IGBT管、可控硅、繼電器、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、電 子開(kāi)關(guān)及按鈕。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種改進(jìn)的交直流通用開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)，包括AC-DC(交流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊、DC-DC(直流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊、變壓器、整流器和輸出后級(jí)的濾波器件，所述電路結(jié)構(gòu)中的AC-DC(交流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊和DC-DC(直流-直流)的開(kāi)關(guān)電源模塊均連接于相同的變壓器、整流器和輸出后級(jí)的濾波器件。該方案的AC-DC(交流-直流)/DC-DC(直流-直流)交直流共用電源可以共用到變壓器及整流管及后面的所有元件；無(wú)論是體積，重量，成本，效率都大有優(yōu)化；AC/DC(交流/直流)同時(shí)輸入時(shí)也會(huì)自動(dòng)選擇其中一種電源工作。
文檔編號(hào)H02M3/24GK201839206SQ20102026846
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者王文長(zhǎng) 申請(qǐng)人:王文長(zhǎng)