一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源制造技术

本发明专利技术公开了一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源，属于电子电路技术领域，包括输入滤波电路、前级储能电路、末级储能电路以及脉冲负载；输入滤波电路的输出端与前级储能电路的输入端连接，末级储能电路的输入端与前级储能电路的输出端连接、输出端与脉冲负载连接。本发明专利技术采用前级储能电路与末级储能电路相结合的方式，区别与以往的单级储能电路，本发明专利技术能使用较小的储能电容实现瞬间的能量释放，避开了单级储能电路的缺点，提高了开关电源的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源
本专利技术涉及电子电路
，特别涉及一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源。
技术介绍
脉冲负载匹配小电容的开关电源是指适应负载电流跟随周期及占空比变化的开关电源，这类电源一般都要求具有较宽的瞬时输出功率，即要求峰值输出功率高，且在工作区内电源不会触发输出过流及输出过压保护，尤其是工作在窄脉冲的负载情况下，输出峰值电流较大，对输出电压顶降这一指标要求较高，不允许超出输出电压的2％。目前在许多领域都需要采用满足适应脉冲负载的开关电源，例如雷达、通信领域中，由于在特定的时间条件下，处理的数据量会有急剧的变化，在某一时间端当数据量较大时，普通的开关电源通过后端并联大容量的储能电容，瞬时从储能电容上抽取电流，以满足瞬时大电流的要求。其不足之处在于增加了开关电源的体积和成本，同时电解电容的使用寿命较短，等于降低了开关电源的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源，以提高开关电源的可靠性。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：包括输入滤波电路、前级储能电路、末级储能电路以及脉冲负载；输入滤波电路的输出端与前级储能电路的输入端连接，末级储能电路的输入端与前级储能电路的输出端连接、输出端与脉冲负载连接。其中，所述的前级储能电路包括前级功率变换电路、前级控制电路、前级储能电容、前级驱动电路、前级电流采样电路、前级电压采样电路以及乘法电路；前级功率变换电路的输入端与所述输入滤波电路的输出端连接、输出端与前级储能电容输入端连接，前级储能电容的输出端分别与前级电流采样电路的输入端、前级电压采样电路的输入端连接，前级电流采样电路、前级电压采样电路通过乘法电路相乘后与前级控制电路连接；前级控制电路的输出端通过前级驱动电路与前级功率变换电路的输入端连接。其中，所述的末级储能电路包括末级功率变换电路、末级储能电容、末级驱动电路、末级电压采样电路、反馈电路以及末级控制电路；末级功率变换电路的输入端与所述前级储能电容的输出端连接、输出端与末级储能电容的输入端连接，末级储能电容的输出端与所述脉冲负载连接、以及通过末级电压采样电路与反馈电路的输入端连接，反馈电路的输出端与末级控制电路的输入端连接；末级控制电路的输出端通过末级驱动电路与末级功率变换电路的输入端连接。其中，所述前级功率变换电路拓扑为全桥移相电路，所述前级控制电路包括PWM芯片。其中，所述末级功率变换电路采用交错并联BUCK电路拓扑结构，所述末级控制电路包括BUCK控制芯片。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术采用前级储能电路与末级储能电路相结合的方式，区别与以往的单级储能电路，单级储能电路为脉冲负载提供能量时，输出侧需要大容量电容储能，才能满足瞬间的能量释放，不仅需要大体积安装这些电容，而且频繁的快速充放电，对电容的寿命也有较大的影响，从而降低的电源的可靠性，也提高了生产成本和维护成本。相比之下，本专利技术采用前级与末级储能电路相结合的思路，能使用较小的储能电容实现瞬间的能量释放，避开了单级储能电路的缺点，提高了开关电源的可靠性。附图说明下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述：图1是本专利技术中一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源的结构示意图；图2是本专利技术中一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源的详细结构示意图；图3是本专利技术中前级电压、电流采样电路及控制电路的结构示意图；图4是本专利技术中末级功率变换电路及末级储能电容的结构示意图。具体实施方式为了更进一步说明本专利技术的特征，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的保护范围加以限制。如图1所示，本实施例公开了一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源，包括：输入滤波电路10、前级储能电路20、末级储能电路30以及脉冲负载40；输入滤波电路10的输出端与前级储能电路20的输入端连接，末级储能电路30的输入端与前级储能电路20的输出端连接、输出端与脉冲负载40连接。需要说明的是，本实施例采用前级与末级储能电路30相结合的方式，达到提高输出峰值功率，降低输出电容容量的目的。而且不需要大容量储能电容，输出峰值功率高，输出电压顶降小，体积小。还需要说明的是，开关电源负载为脉冲负载40时，输出电容的容量可以大幅减少，同时输出电压顶降没有变化，满足瞬时峰值功率较高的场合。进一步地，如图2所示，前级储能电路20包括前级功率变换电路21、前级控制电路22、前级储能电容23、前级驱动电路24、前级电流采样电路25、前级电压采样电路26以及乘法电路27；前级功率变换电路21的输入端与所述输入滤波电路10的输出端连接、输出端与前级储能电容23输入端连接，前级储能电容23的输出端分别与前级电流采样电路25的输入端、前级电压采样电路26的输入端连接，前级电流采样电路25、前级电压采样电路26通过乘法电路27相乘后与前级控制电路22连接；前级控制电路22的输出端通过前级驱动电路24与前级功率变换电路21的输入端连接。其中，前级功率变换电路21采用移相全桥电路拓扑且工作在恒功率模式，负载端瞬时峰值功率较大时，前级储能电容23可以储存所需要的瞬时能量，满足后级电路的需求。具体地，如图3所示，前级控制电路22及前级驱动电路24，前级控制电路22主要处理前级电流采样电路25、前级电压采样电路26，通过乘法电路27传递的信号，前级电流采样电路25其中由差分取样放大器、电流运算放大器构成，差分取样放大器两输入端分别与电流检测电阻R6、R7、R8两端连接，差分取样放大器输出端连接至电流运算放大器其中一个输入端，电流运算放大器另一个输入端接入电流基准信号，电流运算放大器输出端连接至前级控制电路22输入；电压采样电路包括电压误差放大器，电压误差放大器一个输入端连接至前级储能电容23C6与GND之间，电压误差放大器另一个输入端接入电压基准信号，电压误差放大器输出端连接至前级控制控制电路输入。功率乘法器一个输入端连接至差分取样放大器输出端，功率乘法器另一个输入端连接至电压误差放大器与储能电容C6与GND之间，功率乘法器的输出端与功率运算放大器一个输入端连接，功率运算放大器另一个输入端接入最大功率基准信号，功率运算放大器输出端连接至前级控制电路22的输入，前级控制电路22根据功率运算放大器输出的信号控制驱动电路的占空比，实现负载较轻时，提供高电压小电流输出；在负载较重时，提供低压大电流输出。进一步地，末级储能电路30包括末级功率变换电路31、末级储能电容32、末级驱动电路33、末级电压采样电路34、反馈电路35以及末级控制电路36；末级功率变换电路31的输入端与所述前级储能电容23的输出端连接、输出端与末级储能电容32的输入端连接，末级储能电容32的输出端与所述脉冲负载40连接、以及通过末级电压采样电路34与反馈电路35的输入端连接，反馈电路35的输出端与末级控制电路36的输入端连接；末级控制电路36的输出端通过末级驱动电路33与末级功率变换电路31的输入端连接。其中，后级功率变换电路采用双相交错并联模式，可以将前级转化的能量瞬间传递给负载端，这种方式可以不依赖大容量电容的储能功能，实现提高带载能力。具体地，末级功率变换电路31及末级储能电容32的电路结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源，其特征在于：包括输入滤波电路、前级储能电路、末级储能电路以及脉冲负载；输入滤波电路的输出端与前级储能电路的输入端连接，末级储能电路的输入端与前级储能电路的输出端连接、输出端与脉冲负载连接。

【技术特征摘要】
1.一种适于脉冲负载匹配小电容的开关电源，其特征在于：包括输入滤波电路、前级储能电路、末级储能电路以及脉冲负载；输入滤波电路的输出端与前级储能电路的输入端连接，末级储能电路的输入端与前级储能电路的输出端连接、输出端与脉冲负载连接。2.如权利要求1所述的适用于脉冲负载匹配小电容的开关电源，其特征在于：所述的前级储能电路包括前级功率变换电路、前级控制电路、前级储能电容、前级驱动电路、前级电流采样电路、前级电压采样电路以及乘法电路；前级功率变换电路的输入端与所述输入滤波电路的输出端连接、输出端与前级储能电容输入端连接，前级储能电容的输出端分别与前级电流采样电路的输入端、前级电压采样电路的输入端连接，前级电流采样电路、前级电压采样电路通过乘法电路相乘后与前级控制电路连接；前级控制电路的输出端通过前级驱动电路与前级功率变换电路的输入端连接。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪飞，李刚，
申请(专利权)人：合肥华耀电子工业有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34