一種適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及實現(xiàn)寬輸入電壓范圍的高效率隔離開關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的寬輸入電壓范圍隔離開關(guān)電源通常選用普通橋式變換器作為主拓撲結(jié)構(gòu)。為保證變換器能在全輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，變換器設(shè)計時的穩(wěn)態(tài)工作點通常只能選擇在最惡劣工況處。因此為了平衡變換器的實用性與成本，當(dāng)變換器工作在極端狀態(tài)下不僅動態(tài)響應(yīng)及穩(wěn)定性較差，同時變換器的效率相比正常狀態(tài)下也大幅降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種寬輸入電壓范圍的高效率隔離開關(guān)電源。其中高頻隔離變壓器包含兩個原端繞組及一個副端繞組，通過控制開關(guān)管的通斷改變變換器的原端等效繞組以實現(xiàn)開關(guān)電源在整個寬電壓輸入范圍內(nèi)的高效率工作。
[0004]本發(fā)明具體通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源，其包括高頻隔離變換器和變換器邏輯控制電路，其中，高頻隔離變壓器包括兩個原端繞組IijPn2、一個副端繞組113以及六個開關(guān)管Q1~Q6 ;所述變換器邏輯控制電路連接開關(guān)管Q1~Q6的柵極；Q1的源極連接第一原端繞組H1的同名端，Ql的漏極連接輸入電壓的一端；Q2的漏極連接第一原端繞組Ii1的同名端，Q2的源極連接輸入電壓的另一端；Q3的源極連接第二原端繞組n2的同名端，Q3的漏極連接Ql的漏極；Q4的漏極連接第二原端繞組n2的同名端，Q4的源極連接Q2的源極；Q5的源極連接第二原端繞組H2的異名端，Q5的漏極連接Ql的漏極；Q6的漏極連接第二原端繞組H2的異名端，Q6的源極連接Q2的源極；通過變換器邏輯控制電路控制開關(guān)管的通斷來改變變換器的原端等效繞組以實現(xiàn)所述開關(guān)電源在整個寬電壓輸入范圍內(nèi)的高效率工作。
[0005]當(dāng)輸入電壓較低時，開關(guān)管Q1-Q4工作在普通全橋模式狀態(tài)，開關(guān)管Q5及Q6處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)。變換器等效原端繞組為Ill，此時變換器升壓比較高。
[0006]當(dāng)輸入電壓升高時，開關(guān)管Ql、Q2、Q5及Q6工作在普通全橋模式狀態(tài)，開關(guān)管Q3及Q4處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)。變換器等效原端繞組為η1+η2，此時變換器升壓比較之前模式有所降低。
[0007]當(dāng)輸入電壓繼續(xù)升高，變換器進入半橋工作狀態(tài)，此時開關(guān)管Ql及Q2工作在半橋模式，開關(guān)管Q3、Q4及Q5關(guān)斷，開關(guān)管Q6持續(xù)導(dǎo)通。變換器等效原端繞組為IiJn2，但由于半橋工作模式，因此變換器此時升壓比最低。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源，包括高頻隔離變換器和變換器邏輯控制電路。其中高頻隔離變換器包含兩個原端繞組、一個副端繞組以及六個開關(guān)管，通過變換器邏輯控制電路控制開關(guān)管的通斷來改變變換器的原端等效繞組以實現(xiàn)所述高效率開關(guān)電源在整個寬電壓輸入范圍內(nèi)的高效率工作。該高效率隔離開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計調(diào)節(jié)靈活，具有較強的實用性。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
[0010]
【具體實施方式】
[0011]如附圖1所示，本發(fā)明的適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源，其包括高頻隔離變換器和變換器邏輯控制電路，其中，高頻隔離變壓器包括兩個原端繞組叫和η 2、一個副端繞組113以及六個開關(guān)管Q1~Q6 ;所述變換器邏輯控制電路連接開關(guān)管Q1~Q6的柵極；Q1的源極連接第一原端繞組H1的同名端，Ql的漏極連接輸入電壓的一端；Q2的漏極連接第一原端繞組!^的同名端，Q2的源極連接輸入電壓的另一端；Q3的源極連接第二原端繞組H2的同名端，Q3的漏極連接Ql的漏極；Q4的漏極連接第二原端繞組η 2的同名端，Q4的源極連接Q2的源極；Q5的源極連接第二原端繞組n2的異名端，Q5的漏極連接Ql的漏極；Q6的漏極連接第二原端繞組n2的異名端，Q6的源極連接Q2的源極；通過變換器邏輯控制電路控制開關(guān)管的通斷來改變變換器的原端等效繞組以實現(xiàn)所述開關(guān)電源在整個寬電壓輸入范圍內(nèi)的高效率工作。
[0012]當(dāng)輸入電壓較低時，開關(guān)管Q1-Q4工作在普通全橋模式狀態(tài)，開關(guān)管Q5及Q6處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)。變換器等效原端繞組為Ill，此時變換器升壓比較高。
[0013]當(dāng)輸入電壓升高時，開關(guān)管Ql、Q2、Q5及Q6工作在普通全橋模式狀態(tài)，開關(guān)管Q3及Q4處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)。變換器等效原端繞組為η1+η2，此時變換器升壓比較之前模式有所降低。
[0014]當(dāng)輸入電壓繼續(xù)升高，高頻隔離變換器進入半橋工作狀態(tài)，此時開關(guān)管Ql及Q2工作在半橋模式，開關(guān)管Q3、Q4及Q5關(guān)斷，開關(guān)管Q6持續(xù)導(dǎo)通。變換器等效原端繞組為ηι+η2，但由于半橋工作模式，因此變換器此時升壓比最低。
[0015]開關(guān)管Q1~Q6的源極和漏極之間有阻尼二極管，所述二極管的正極連源極，負極連漏極。主要作用取供一個泄放通路，起到保護開關(guān)管的作用。
[0016]第一原端繞組叫及第二原端繞組η 2分別串聯(lián)隔直電容C覽R C Κ2，其中，Cki的一端連接叫的異名端，另一端連接H2的同名端，Ck2的一端連接112的異名端，另一端連接Q6的漏極。開關(guān)管Q5串聯(lián)輔助二極管Daux，Daux的正極連接Q5的源極，Daux的負極連接Q6的漏極。Daux的作用是防止開關(guān)管Q1~Q4工作在普通全橋模式狀態(tài)時，繞組n2上感應(yīng)出的電流通過關(guān)斷的開關(guān)管Q5的反并聯(lián)體二極管形成環(huán)流。
[0017]本發(fā)明的適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源還包括輸出電感(L)、二極管整流橋(DB)、輸出電容(C)、輸出負載(Ro)，副端繞組113的輸出經(jīng)過二極管整流橋和輸出電感后輸出給輸出負載(Ro)，所述輸出電容(C)與所述輸出負載(Ro)并聯(lián)。
[0018]變換器邏輯控制電路通過改變變換器的工作模式，使其在不同的輸入電壓范圍內(nèi)工作在不同的工作模式下，實現(xiàn)了開關(guān)電源在全輸入電壓范圍內(nèi)的高效率工作。該開關(guān)電源對于太陽能發(fā)電及超級電容儲能等大功率、款輸入電壓范圍的工作場合，具有十分重要的意義。
[0019]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源，其包括高頻隔離變換器和變換器邏輯控制電路，其特征在于:所述高頻隔離變壓器包括兩個原端繞組η#Ρη2、一個副端繞組113以及六個開關(guān)管Q1~Q6 ;Q1的源極連接第一原端繞組Ii1的同名端，Ql的漏極連接輸入電壓的一端；Q2的漏極連接第一原端繞組Ii1的同名端，Q2的源極連接輸入電壓的另一端；Q3的源極連接第二原端繞組n2的同名端，Q3的漏極連接Ql的漏極；Q4的漏極連接第二原端繞組H2的同名端，Q4的源極連接Q2的源極；Q5的源極連接第二原端繞組η 2的異名端，Q5的漏極連接Ql的漏極；Q6的漏極連接第二原端繞組n2的異名端，Q6的源極連接Q2的源極；通過變換器邏輯控制電路控制開關(guān)管的通斷來改變變換器的原端等效繞組以實現(xiàn)所述開關(guān)電源在整個寬電壓輸入范圍內(nèi)的高效率工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于:所述變換器邏輯控制電路連接開關(guān)管Q1~Q6的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源，其特征在于:所述開關(guān)管Q1~Q6的源極和漏極之間有阻尼二極管，所述二極管的正極連源極，負極連漏極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源，其特征在于:第一原端繞組ni及第二原端繞組H2分別串聯(lián)隔直電容C K1及C K2，其中，Cki的一端連接η啲異名端，另一端連接η 2的同名端，Ck2的一端連接η 2的異名端，另一端連接Q6的漏極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源，其特征在于:所述開關(guān)管Q5串聯(lián)輔助二極管Daux，Daux的正極連接Q5的源極，Daux的負極連接Q6的漏極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源，其特征在于:所述開關(guān)電源還包括輸出電感L、二極管整流橋DB、輸出電容C以及輸出負載Ro，副端繞組n3的輸出經(jīng)過二極管整流橋DB和輸出電感L后輸出給Ro，所述輸出電容C與所述輸出負載Ro并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源，其特征在于:當(dāng)輸入電壓較低時，開關(guān)管Q1-Q4工作在普通全橋模式狀態(tài)，開關(guān)管Q5及Q6處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)，變換器等效原端繞組為Ii1，此時變換器升壓比較高；當(dāng)輸入電壓升高時，開關(guān)管Ql、Q2、Q5及Q6工作在普通全橋模式狀態(tài)，開關(guān)管Q3及Q4處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)，變換器等效原端繞組為ηι+η2，此時變換器升壓比較之前模式有所降低；當(dāng)輸入電壓繼續(xù)升高，變換器進入半橋工作狀態(tài)，此時開關(guān)管Ql及Q2工作在半橋模式，開關(guān)管Q3、Q4及Q5關(guān)斷，開關(guān)管Q6持續(xù)導(dǎo)通，變換器等效原端繞組為ηι+η2，但由于半橋工作模式，因此變換器此時升壓比最低。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于寬電壓范圍輸入的高效率隔離開關(guān)電源，包括高頻隔離變換器和變換器邏輯控制電路。其中高頻隔離變換器包含兩個原端繞組、一個副端繞組以及六個開關(guān)管，通過變換器邏輯控制電路控制開關(guān)管的通斷來改變變換器的原端等效繞組以實現(xiàn)所述高效率開關(guān)電源在整個寬電壓輸入范圍內(nèi)的高效率工作。該高效率隔離開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計調(diào)節(jié)靈活，具有較強的實用性。
【IPC分類】H02M3-335
【公開號】CN104716843
【申請?zhí)枴緾N201510115200
【發(fā)明人】張東來, 谷雨
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月16日