一种正反混激式开关电源电路制造技术

本发明专利技术涉及一种正反混激式开关电路，该电路可以基于实时检测的输入AC的电压、电流、频率、相位以及负载的情况，调整电源的控制策略，保持开关电源的功率因素处于较高水平，并尽量降低能耗，具有较高的安全性能以及输出性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种正反混激式开关电路，该电路可以基于实时检测的输入AC的电压、电流、频率、相位以及负载的情况，调整电源的控制策略，保持开关电源的功率因素处于较高水平，并尽量降低能耗，具有较高的安全性能以及输出性能。【专利说明】 一种正反混激式开关电源电路所属
本专利技术涉一种正反混激式开关电源电路。
技术介绍
随着经济的发展，环境污染问题和能源紧缺问题日益严重。可再生能源的开发利用是解决这个问题的有效方法之一。可再生能源发电主要有风力、光伏、水利、燃料电池等，但是，受气候条件的影响，可再生能源具有输出电压范围宽的特点。因此，为了能有效的利用新能源，需要一种能在宽输入电压范围内高效工作的DC/DC变换器。根据工作模式的不同，DC-DC变换器可分为降压式、升压式、降压/升压式、反激式、正激式、半桥式、全桥式、推挽式等拓扑结构。 推挽正激变换器因其兼具正激电路和推挽电路的优点而成为了低压大电流的优选方案，在推挽正激电路的整流方式中，全波整流是整流电路中效率最高的一种整流方式，然而全波整流推挽正激电路是在硬开关的状态下工作，这样的工作模式不仅产生大量的热和电磁干扰噪声，浪费了大量的能源，而且严重降低了变换器的效率和功率密度；同时由于变压器副边漏感的存在和整流二极管反向恢复的特性造成了非常高的关断尖峰，在实际电路的设计中往往需要增加尖峰吸收支路，这样不仅影响了变流的稳定性和可靠性，而且必须选用耐压较高的整流二极管，增加了变换器的成本。 在小功率应用场合，反激变换器在业界被广泛使用，由于反激变换器具有输入电压范围宽，使用元件少，成本低，输出与输入隔离等特性，常用于需要多路输出的应用中。 低输出电压的转换器，整流二极管正向压降的传导损耗成为主导损失，这种损失在某些情况下可以达到50%的总功率损耗。反激式开关电源在电源
是指在开关电源开关管导通时，原边将能量存储在变压器的励磁电感里面，而在开关管关断时，励磁电感释放能量给负载和输出电容供电，下一个开关管导通时输出电容维持负载输出。 根据现有的转换器，当开关关断时，由于在轻负载条件下的输出电感器导致流入初级侧的开关中的电流和流入次级侧的开关(同步整流器)中的电流增大，使得关断损耗和缓冲器损耗变大，因此降低了效率。 随着对开关电源性能要求的提高，需要开发出新开关电路，以实现高效率的电源变换。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种正反混激式开关电源电路，该电路集成了正激式变换器和反激式变换器的优点，提升了功率因素和电能转换效率。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种正反混激式开关电源电路，包括: 整流模块，用于将外部的AC转换为DC ； 第一电子开关，通过高速的导通和关断，将整流模块输出的DC转换成高频AC ； 变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中副边绕组具有第一副边绕组和第二副边绕组； 正激式AC/DC转换模块，和第一副边绕组相连，用于将原边绕组传递过来的高频AC转换为DC输出； 反激式AC/DC转换模块，和第二副边绕组相连，用于将原边绕组传递过来的高频AC转换为DC输出； 检测模块，用于检测外部AC输入的电压、电流、频率及相位，以及负载的变化情况； 控制模块，用于控制整流模块、第一电子开关、正激式AC/DC转换模块和反激式DC/AC转换模块的运行,控制模块根据外部AC输入的情况和负载的变化情况,确定最佳控制策略，使得开关电源保持高转换效率，其包括控制策略分析单元、控制逻辑形成单元和开关控制单元； 其中，该反激式AC/DC转换模块通过如下步骤进行设计: 步骤1:根据设计要求，设定如下参数和性能指标: 输入电压Vin，输出电压V。，纹波电压Vpp，输出电流I。，输出功率P。，输出最小电阻Rtain,输出最大电阻Rtaax，效率η ； 步骤2:设置开关频率:最低开关频率fmir^P最闻开关频率fmax ; 步骤3:计算所述反激式AC/DC转换模块的最大电流I^max以及输出电容最小值C..wInin， 步骤4:计算反激式AC/DC转换模块电子开关关断时火花放电最大释放能量Wlmax,反激式AC/DC转换模块电子开关导通时短路火花放电最大释放能量W2max ； 步骤5:对所设计的反激式AC/DC转换模块的输出本质安全性能进行评判判断，若反激式AC/DC转换模块的输出是满足本质安全的，则设计结束，否则返回到步骤2重新执行。 优选的，所述步骤I中设计要求为:Vin = 36V±15%，输出电压:V。= 12V±50%，纹波电压=Vpp = 15mV，输出电流:1 = 2V±50% A，输出功率:Po = 24±50% W，输出最小电阻:?-= 12Ω，输出最大电阻:Rtaax = 50Ω，效率:η =0.85。 优选的，所述正激式AC/DC转换模块采用推挽式结构。 优选的，该该开关控制单元，包括: 整流模块驱动信号生成电路，用于根据检测模块检测到的外部AC采样电压信号生成整流驱动电流信号，所述驱动电流信号的波形跟随所述采样电压信号的波形，用于控制整流|吴块的整流电子开关的关断，并保持闻整流功率因素； 第一电子开关驱动信号生成电路，连接至所述第一电子开关的门极，用于控制所述第一电子开关的开断频率及占空比； 正激式AC/DC转换模块驱动信号生成电路，用于控制正激式AC/DC转换模块的电子管的开断； 反激式AC/DC转换模块驱动信号生成电路，用于控制正激式AC/DC转换模块的电子管的开断。 优选的，该控制策略分析单元对检测模块采集的外部输入AC的电压、电流、频率及相位，以及负载信息，进行分析，来确定控制策略。 优选的，所述控制逻辑形成单元将上述控制策略进行编程，形成控制信号，分别发给上述整流模块驱动信号生成电路、第一电子开关驱动信号生成电路、正激式AC/DC转换模块驱动信号生成电路和反激式AC/DC转换模块驱动信号生成电路。 本专利技术提供的正反混激式开关电路具有以下优点:可以基于实时检测的输入AC的电压、电流、频率、相位以及负载的情况，调整电源的控制策略，保持开关电源的功率因素处于较高水平，并尽量降低能耗，具有较高的安全性能以及输出性能。 【专利附图】【附图说明】 图1示出了本专利技术的一种正反混激式开关电源电路的框图； 图2示出了图1中系统中的控制模块的具体组成； 图3示出了本专利技术的一种正反混激式开关电源电路的反击式AC/DC转换模块的设计流程图。 【具体实施方式】 图1是示出了根据本专利技术的框图。本专利技术提供一种正反混激式开关电源电路，该开关电源包括:整流模块2、第一电子开关3、控制模块4、检测模块5、变压器6、正激式AC/DC转换模块7、反激式AC/DC转换模块8。 整流模块2，用于将外部的AC输入的交流电转换为直流。该外部AC可以来自配电网，也可以来自风力发电机、潮汐能发电机等环保发电装置。 第一电子开关3，通过高速的导通和关断，将整流模块输出的DC转换成高频AC。该第一电子开关3可以采用IGBT、MOSFET等晶体管。开关频率在20_45KHz之间。 变压器3，包括原边绕组和副边绕组，其中副边绕组具有第一副边绕组和第二副边绕组。 正激式AC/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正反混激式开关电源电路，其特征在于，该开关电源电路包括：整流模块，用于将外部的AC转换为DC；第一电子开关，通过高速的导通和关断，将整流模块输出的DC转换成高频AC；变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中副边绕组具有第一副边绕组和第二副边绕组；正激式AC/DC转换模块，和第一副边绕组相连，用于将原边绕组传递过来的高频AC转换为DC输出；反激式AC/DC转换模块，和第二副边绕组相连，用于将原边绕组传递过来的高频AC转换为DC输出；检测模块，用于检测外部AC输入的电压、电流、频率及相位，以及负载的变化情况；控制模块，用于控制整流模块、第一电子开关、正激式AC/DC转换模块和反激式DC/AC转换模块的运行，控制模块根据外部AC输入的情况和负载的变化情况，确定最佳控制策略，使得开关电源保持高转换效率，其包括控制策略分析单元、控制逻辑形成单元和开关控制单元；其中，该反激式AC/DC转换模块通过如下步骤进行设计：步骤1：根据设计要求，设定如下参数和性能指标：输入电压Vin，输出电压Vo，纹波电压Vpp，输出电流Io，输出功率Po，输出最小电阻RLmin，输出最大电阻RLmax，效率η；步骤2：设置开关频率：最低开关频率fmin和最高开关频率fmax；步骤3：计算所述反激式AC/DC转换模块的最大电流ILSP,max以及输出电容最小值Cmin；步骤4：计算反激式AC/DC转换模块电子开关关断时火花放电最大释放能量W1max，反激式AC/DC转换模块电子开关导通时短路火花放电最大释放能量W2max；步骤5：对所设计的反激式AC/DC转换模块的输出本质安全性能进行评判判断，若反激式AC/DC转换模块的输出是满足本质安全的，则设计结束，否则返回到步骤2重新执行。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建，刘成，曾茂良，
申请(专利权)人：成都迈硕电气有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51