一种多电平高压反激式开关电源制造技术

技术编号:10261642 阅读:136 留言:0更新日期:2014-07-26 20:00
本发明专利技术公开了一种多电平高压反激式开关电源,该开关电源包括整流模块、电流采样电阻模块、控制芯片、驱动隔离模块、变压器、n级串联的电容和n级MOS管,其中n为大于或等于2的自然数。本发明专利技术在变压器上设置多级初级线圈,且实现电容的多级串联,即为对输入的高电压进行均分电压、三分电压、四分电压等各种n分电压,实现n+1级电平输入,由此来降低每级初级线圈的承受耐压,同时也降低每级MOS管的承受电压,进而降低每级MOS管的承受电流。该开关电源的结构改进将输入功率转换为多级电压,小电流串联的方式,这样既解决了现在MOS管直接串联而致无法高耐压及发热严重的问题,同时也解决了MOS管无法过大电流的问题,将开关电源的应用范围变宽边广。

【技术实现步骤摘要】
一种多电平高压反激式开关电源
本专利技术涉及开关电源
,尤其涉及一种多电平高压反激式开关电源。
技术介绍
现有的反激式开关电源主要有以下两种:一是单管单端反激式开关电源即为原边单个线圈供电;这种开关电源在使用过程中存在以下问题:1)MOS管MOSFET的最大耐压只有1500V,所该种开关电源的输入电压的工作只能小于800V才能工作在安全工作区,无法使用在更高输入电压的情况;2)单线圈供电,MOS管上平均电流大,MOS管发热严重。二是双管单端反激式开关电源即为原边单个线圈供电;这种开关电源在使用过程中也存在以下缺陷:1)采用双管串联工作的模式,使用钳位二极管钳位电压,但仍然无法保证两级MOS管MOSFET的开通及关断完全一致性的问题,每级MOS管MOSFET仍然会承受较高的电压,同样受制于MOS管MOSFET的最大耐压只有1500V,所该种开关电源的输入电压的工作只能小于800V才能工作在安全工作区,无法使用在更高输入电压的情况;2)单线圈供电,线圈及MOSFET承受整个功率电流,MOS管发热严重。综合上述的描述,目前市面上的两种反激式开关电源已无法满足市场的需求了。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处,本专利技术提供一种使用安全、可靠性能好及使用范围广的多电平高压反激式开关电源,该开关电源实现多级初级线圈供电,将输入功率转为多级电压,不仅提高输入电压,而且解决了高压无法输入的问题。为实现上述目的,本专利技术提供一种多电平高压反激式开关电源,包括整流模块、电流采样电阻模块、控制芯片、驱动隔离模块、变压器、n级串联的电容和n级MOS管,其中n为大于或等于2的自然数;每相邻两个电容之间形成电容中点,所述变压器上设有多级初级线圈和分别与每级初级线圈连接的次级线圈;交流电源电压经整流模块整流后形成直流电压,首级初级线圈的一端接入直流电压的正电压端,首级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,且该MOS管的源极接入其下级的电容中点;尾级初级线圈的一端接入其上级的电容中点,尾级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,该MOS管的源极通过电流采样电阻模块后接入直流电压的负电压端;其余中间的每级初级线圈的一端连接同级的电容中点,每级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,且该MOS管的源极接入其下级的电容中点;其中MOS管的栅极均悬空;所述控制芯片的输入端连接电流采样电阻模块并采样电流采样电阻模块上输出侧的电压,所述控制芯片的输出端连接驱动隔离模块。其中,所述电流采样电阻模块由多个采样电阻并联而成,且所述电流采样电阻模块通过连结电阻连接控制芯片。其中,所述驱动隔离模块包括光耦器、第一三极管、第二三极管和隔离变压器;所述光耦器连接控制芯片的输出端,所述第一三极管和第二三极管的发射极、集电极均与控制芯片的输出端连接,且所述第一三极管和第二三极管的基极公共端也连接控制芯片的输出端,所述第一三极管和第二三极管的发射极公共端连接隔离变压器的初级线圈。其中,所述控制芯片的型号为UC2844。其中,所述开关电源包括整流模块、第一级电容、第二级电容、第一级MOS管、第二级MOS管、第一级初级线圈、第二级初级线圈、次级初级线圈、电流采样电阻模块、控制芯片和驱动隔离模块;第一级电容与第二级电容之间形成电容中点,所述第一级初级线圈和第二级初级线圈分别与次级线圈连接,交流电源电压经整流模块整流后形成直流电压,第一级初级线圈的一端接入直流电压的正电压端,第一级初级线圈的另一端接入第一级MOS管的漏极,且第一级MOS管的源极接入电容中点,第二级初级线圈的一端接入电容中点,第二级初级线圈的另一端接入第二级MOS管的漏极,且第二级MOS管的源极通过电流采样电阻模块后接入直流电压的负电压端;其中第一级MOS管和第二级MOS管的栅极均悬空;所述控制芯片的输入端连接电流采样电阻模块并采样电流采样电阻模块上输出侧的电压,所述控制芯片的输出端连接驱动隔离模块。其中,所述电流采样电阻模块由五个采样电阻并联而成。本专利技术的有益效果是:与现有技术相比,本专利技术提供的多电平高压反激式开关电源,在变压器上设置多级初级线圈,实现多级线圈供电,且实现电容的多级串联,即为对输入的高电压进行均分电压、三分电压、四分电压等各种n分电压,实现n+1级电平输入,由此来降低每级初级线圈的承受耐压,同时也降低每级MOS管的承受电压,进而降低每级MOS管的承受电流。该开关电源的结构改进将输入功率转换为多级电压,小电流串联的方式,这样既解决了现在MOS管直接串联而致无法高耐压及发热严重的问题,同时也解决了MOS管无法过大电流的问题,提高了开关电源的可靠性,将开关电源的应用范围变宽边广。进一步的,该开关电源通过驱动隔离模块可调节变压器的储能量及控制输出电压的稳定,提高了整个电源工作的可靠稳定性。本专利技术具有结构简单、设计合理、使用安全、工作效率高及使用寿命长等特点。附图说明图1为本专利技术的多电平高压反激式开关电源的工作方框图;图2为本专利技术中三电平输入的拓扑结构图;图3为本专利技术中四电平输入的拓扑结构图;图4为本专利技术中五电平输入的拓扑结构图;图5为图2的工作原理图;图6为本专利技术中输出电压为24V时,开关噪音的纹波效果图;图7为在图6的基础上串联二极管的纹波效果图;图8为本专利技术中输入电压为280V时,MOS管ds的波形图;图9为本专利技术中输入电压为280V时,MOS管ip的波形图;图10为本专利技术中输入电压为550V时,MOS管ds的波形图;图11为本专利技术中输入电压为550V时,MOS管ip的波形图;图12为本专利技术中输入电压为900V时,MOS管ds的波形图;图13为本专利技术中输入电压为900V时,MOS管ip的波形图;图14为本专利技术中输入电压为900V,输入功率为46.8W时,MOS管ds的第一时刻波形图;图15为本专利技术中输入电压为900V,输入功率为46.8W时,MOS管ds的第二时刻波形图;图16为本专利技术中输入电压为900V,输入功率为90.7W时,MOS管ds的第一时刻波形图;图17为本专利技术中输入电压为900V,输入功率为90.7W时,MOS管ds的第二时刻波形图;图18为本专利技术中输入电压为550V,输入功率为90.7W时,各温度的波形图;图19为本专利技术中输入电压为900V,输入功率为90.7W时,各温度的波形图。主要元件符号说明如下:10、整流模块11、电流采样电阻模块12、控制芯片13、驱动隔离模块C、电容Q、MOS管T、变压器L、初级线圈LL、次级线圈。具体实施方式为了更清楚地表述本专利技术,下面结合附图对本专利技术作进一步地描述。请参阅图1,本专利技术的多电平高压反激式开关电源,包括整流模块10、电流采样电阻模块11、控制芯片12、驱动隔离模块13、变压器T、n级串联的电容C和n级MOS管Q,其中n为大于或等于2的自然数;每相邻两个电容C之间形成电容中点,即可形成n-1级电容中点,即从第二级初级线圈L的连接处开始形成第一级电容中点,变压器T上设有多级初级线圈L和分别与每级初级线圈L连接的次级线圈LL;交流电源电压经整流模块10整流后形成直流电压,首级初级线圈的一端接入直流电压的正电压端DC+,首级初级线圈L的另一端接入同级的MOS管Q的漏极,且该MOS管Q的源极接入其下级的电容中点,尾级初级本文档来自技高网...
一种多电平高压反激式开关电源

【技术保护点】
一种多电平高压反激式开关电源,其特征在于,包括整流模块、电流采样电阻模块、控制芯片、驱动隔离模块、变压器、n级串联的电容和n级MOS管,其中n为大于或等于2的自然数;每相邻两个电容之间形成电容中点,所述变压器上设有多级初级线圈和分别与每级初级线圈连接的次级线圈;交流电源电压经整流模块整流后形成直流电压,首级初级线圈的一端接入直流电压的正电压端,首级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,且该MOS管的源极接入其下级的电容中点;尾级初级线圈的一端接入其上级的电容中点,尾级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,该MOS管的源极通过电流采样电阻模块后接入直流电压的负电压端;其余中间的每级初级线圈的一端连接同级的电容中点,每级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,且该MOS管的源极接入其下级的电容中点;其中MOS管的栅极均悬空;所述控制芯片的输入端连接电流采样电阻模块并采样电流采样电阻模块上输出侧的电压,所述控制芯片的输出端连接驱动隔离模块。

【技术特征摘要】
1.一种多电平高压反激式开关电源,其特征在于,包括整流模块、电流采样电阻模块、控制芯片、驱动隔离模块、变压器、n级串联的电容和n级MOS管,其中n为大于或等于2的自然数;每相邻两个电容之间形成电容中点,所述变压器上设有多级初级线圈和分别与每级初级线圈连接的次级线圈;交流电源电压经整流模块整流后形成直流电压,首级初级线圈的一端接入直流电压的正电压端,首级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,且该MOS管的源极接入其下级的电容中点;尾级初级线圈的一端接入其上级的电容中点,尾级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,该MOS管的源极通过电流采样电阻模块后接入直流电压的负电压端;其余中间的每级初级线圈的一端连接同级的电容中点,每级初级线圈的另一端接入同级的MOS管的漏极,且该MOS管的源极接入其下级的电容中点;其中MOS管的栅极均悬空;所述控制芯片的输入端连接电流采样电阻模块并采样电流采样电阻模块上输出侧的电压,所述控制芯片的输出端连接驱动隔离模块;所述驱动隔离模块包括光耦器、第一三极管、第二三极管和隔离变压器;所述光耦器连接控制芯片的输出端,所述控制芯片连接至第一三极管和第二三极管的基极公共端,且所述第一三极管和第二三极管的基极公共端也连接控制芯片的输出端,所述第一三极管和第二三极管的发射极公共端连接隔离变压器的初级线圈。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭光裕
申请(专利权)人:深圳市伟创电气有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1