一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路。包括两路电路结构相同的正激变换电路，两路正激变换电路的原边相并联，两路正激变换电路的副边相并联，使得输出电流能力和输出功率提高一倍，同时两路正激变换电路的原边共用一开关管，适用于高压输入。本发明专利技术使用器件数目减少、拓扑结构简洁、成本低、可靠性高，且损耗小、效率高；不存在电路磁偏和直通的问题，元器件不易损坏，尤其是适用于高电压场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种DC/DC变换拓扑电路，尤其涉及了一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路。
技术介绍
在开关电源技术中，通常使用的DC/DC变换电路有以下几种：反激、正激、半桥、全桥、推挽等，在此基础上又衍生出多种开关稳压电源的变换电路，如双管正激变换电路等。由于桥式变换电路中开关管的电压应力仅为输入电压的一半，因此目前的高压开关电源多采用桥式变换电路。桥式变换电路具有变压器双向激磁，容易达到大功率的优点，但同时桥式变换电路需要软启动，且存在直通问题，可靠性低。正激变换电路也是常见的隔离变换电路，其具有电路简单，可靠性高等优点，但正激变换电路变压器单项激磁，利用率低，所以仅适用于中小功率的电源。随后出现的双管正激变换电路降低了每个开关管的电压应力，为发展高电压输入正激变换器创造了条件，但是由于正激变换电路需要复磁，所以占空比被限制在0.5以下。针对这个问题又出现了由多个双管正激变换器并联或串联组成的组合双管正激变换电路，使变换器的等效占空比可以高于0.5，但这些变换电路的组合使开关管的数量成倍增加，提高了电源损耗，增大了控制难度。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路，其特点是原边共用一个开关管。本专利技术通过设置两路正激变换电路，使其原边副边均并联，同时在原边共用一个开关管来减少开关管数量，降低了电能损耗，且每个开关管的电压应力为输入电压的一半，因此适用于高电压输入。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术包括两路电路结构相同的正激变换电路，两路正激变换电路的原边相并联，两路正激变换电路的副边相并联，使得输出电流能力和输出功率提高一倍，同时两路正激变换电路的原边共用一开关管，适用于高压输入。本专利技术具体是包括输入电容C1、第三开关管M3、第一路正激变换电路、第二路正激变换电路、续流二极管D6、输出滤波电感L1、输出滤波电容C2和
第三磁复位二极管D3，输入电容C1连接在市电的两端之间，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的原边的一端连接到市电的一端，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的原边的另一端均经第三磁复位二极管D3连接到市电的一端，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的原边的另一端均经第三开关管M3连接到市电的另一端，第三开关管M3作为所述共用的开关管，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的副边相并联，并经续流二极管D6、输出滤波电感L1和输出滤波电容C2形成的滤波充电电路后输出。所述的第一路正激变换电路包括第一开关管M1、第一磁复位二极管D1、第一整流二极管D4和第一变压器T1，第一变压器T1原边的同名端和非同名端分别经第一开关管M1和所述第三磁复位二极管D3连接到输入电容C1的正极，第一变压器T1原边的同名端和非同名端分别经第一磁复位二极管D1和所述第三开关管M3连接到输入电容C1的负极，第一变压器T1副边同名端经第二整流二极管D5连接到续流二极管D6和输出滤波电感L1之间，第一变压器T1副边非同名端连接到续流二极管D6和输出滤波电容C2之间。所述的第二路正激变换电路包括第二开关管M2、第二磁复位二极管D2、第二整流二极管D5和第二变压器T2，第二变压器T2原边的同名端和非同名端分别经第二开关管M2和所述第三磁复位二极管D3连接到输入电容C1的正极，第二变压器T2原边的同名端和非同名端分别经第二磁复位二极管D2和所述第三开关管M3连接到输入电容C1的负极，第二变压器T2副边同名端经第二整流二极管D5连接到续流二极管D6和输出滤波电感L1之间，第二变压器T2副边非同名端连接到续流二极管D6和输出滤波电容C2之间。所述输出滤波电容C2两端输出直流电源电压。本专利技术的有益效果是：(1)两路正激共用其中一个开关管，使用器件数目减少、拓扑结构简洁、成本低；(2)大部分变压器激磁能量回馈电源输入端，损耗小、效率高；(3)开关管电压应力仅为输入电压的一半，更适用于高压输入场合；(4)不存在电路磁偏和直通的问题，可靠性高，元器件不易损坏；(5)两路正激输出并联，输出电流能力比单个正激电路大一倍，相应的输出功率也增大一倍。附图说明图1是本专利技术的主电路拓扑结构。图2是实施例里各开关管驱动电压时序图。图3是本专利技术应用于高压开关电源的参考结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：如附图1所示，所述DC/DC变换电路由两路原边副边均并联的正激变换电路组成，并在原边共用其中一个开关管。变换电路由输入电容C1、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第一磁复位二极管D1、第二磁复位二极管D2、第三磁复位二极管D3、第一整流二极管D4、第二整流二极管D5、续流二极管D6、第一变压器T1、第二变压器T2、输出滤波电感L1、输出滤波电容C2构成。其中第一变压器T1由第一原边绕组Np1和第一副边绕组Ns1构成，第二变压器T2由第二原边绕组Np2和第二副边绕组Ns2构成。其中，输入电容C1的正极分别连于第一开关管M1的漏极和第三磁复位二极管D3的阴极，第一开关管M1的源级分别连于第一原边绕组Np1的同名端和第一磁复位二极管D1的阴极，第一原边绕组Np1的非同名端分别连于第三磁复位二极管D3的阳极和第三开关管M3的漏极，第三开关管的源级分别连于第一磁复位二极管D1的阳极和输入电容C1的负极。这样构成了第一路正激变换电路的原边电路。输入电容C1的正极分别连于第二开关管M2的漏极和第三磁复位二极管D3的阴极，第二开关管M2的源级分别连于第二原边绕组Np2的同名端和第二磁复位二极管D2的阴极，第二原边绕组Np2的非同名端分别连于第三磁复位二极管D3的阳极和第三开关管M3的漏极，第三开关管的源级分别连于第二磁复位二极管D2的阳极和输入电容C1的负极。这样构成了第二路正激变换电路的原边电路，并与第一路正激变换电路的原边电路相并联，且共用第三开关管M3。第一副边绕组Ns1的同名端连于第一整流二极管D4的阳极，第一整流二极管D4的阴极连于第二整流二极管D5的阴极、续流二极管D6的阴极和输出滤波电感L1的一端，输出滤波电感L1的另一端连于输出滤波电容C2的正极，第一副边绕组Ns1的非同名端连于续流二极管D6的阳极、输出滤波电容C2的负极和第二副边绕组Ns2的非同名端，第二副边绕组Ns2的同名端连于第二整流二极管D5的阳极，这样构成了并联的两路正激变换电路的副边电路。图2所示为三个开关管M1、M2、M3的驱动电压示意图，M1、M2交错导通，M1、M2单独导通期间M3均导通，M1、M2同时关断期间M3关断。在每
个开关周期Ts内，M1、M2各导通一次，M3导通两次，两路正激变换电路中两个变压器T1和第二变压器T2交替地向副边传递能量。以下结合图2对一个开关周期Ts([t0，t4]时段)时间内DC/DC变换电路的工作原理进行说明：[t0，t1]时段：t0时刻，开关管M1、M3导通，M2保持关断；第一变压器T1同名端接输入电容C1正极，非同名端接输入电容C1负极，T1原边绕组Np1的激磁电流从同名端流向非同名端，副边绕组Ns1的同名端电压高于非同名端，第一整流二极管D4导通，输入电压通过T1向副边传递能量，转化为电感L1上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路，其特征是：包括两路电路结构相同的正激变换电路，两路正激变换电路的原边相并联，两路正激变换电路的副边相并联，使得输出电流能力和输出功率提高一倍，同时两路正激变换电路的原边共用一开关管，适用于高压输入。

【技术特征摘要】
1.一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路，其特征是：包括两路电路结构相同的正激变换电路，两路正激变换电路的原边相并联，两路正激变换电路的副边相并联，使得输出电流能力和输出功率提高一倍，同时两路正激变换电路的原边共用一开关管，适用于高压输入。2.根据权利要求1所述的一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路，其特征是：包括输入电容C1、第三开关管M3、第一路正激变换电路、第二路正激变换电路、续流二极管D6、输出滤波电感L1、输出滤波电容C2和第三磁复位二极管D3，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的原边的一端连接到输入电容C1的一端，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的原边的另一端均经第三磁复位二极管D3连接到输入电容C1的一端，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的原边的另一端均经第三开关管M3连接到输入电容C1的另一端，第三开关管M3作为所述共用的开关管，第一路正激变换电路、第二路正激变换电路的副边相并联，并经续流二极管D6、输出滤波电感L1和输出滤波电容C2形成的滤波充电电路后输出。3.根据权利要求2所述的一种高压开关电源的DC/DC变换拓扑电路，其特征是：所述的第一路正激变换电路包括第一开关管M1、第一磁复位二极管D1、第一整流二极管D4和第一变压器T1，第一变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑平，李艺健，陈小天，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33