一种开关电源变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种开关电源变换器，包括：整流电路、变压器、第一场效应管、第二场效应管、第一谐振电容、第二谐振电容、输出电路、第一电阻和第二电阻，变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；第一初级线圈与第一谐振电容并联，且第一初级线圈的第一输入端与第一场效应管的漏极相连，第一初级线圈的第二输入端与整流电路的正输出端相连；第一场效应管的栅极用于接收第一方波信号，第一场效应管的源极接地；次级线圈的第一输出端和第二输出端与输出电路相连。该开关电源变换器可以有效控制开关电源变换器的占空比，使得变换器一直工作在最优占空比，保证电源工作在最优效率范围内，从而保证电源的转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源
，特别涉及一种开关电源变换器。
技术介绍
开关电源关键技术在90年代的中国正式兴起，开关电源具有重量轻、体积小、功率密度大的特点，而使之得到大面积推广使用；在电性能表现方面，具有稳压精度高，动态特性好、保护电路完善等特点，与线性电源相比最大的优势是具有良好的源效应特性，在宽电压范围的输入电压范围内保证稳定的输出，线性电源因工频变压器固定匝比的特性，只有在特定的输入电压和输出负载电流的条件下，可以保持稳定的输出电压和工作特性，负载动态特性完全无法保证，想要维持良好的动态特性指标必须设计相应的线性稳压电路，最终导致电路效率低下，电能大量浪费。综合以上开关电源各种优点，开关电源开始发挥着越来越重要的作用，并相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源。开关电源的出现也解决了不同国家和地区母线电压不同引起的电源的不兼容问题，如目前的手机充电器和电脑电源已经可以兼容85V至265V的输入电压范围，保证在世界范围内的电源适配器的统一设计和维护。目前在电源领域为了兼容110V母线输入电压和220V母线输入电压，图1中的解决方案在大部分应用环境下使用，其开关S1作为220V和110V电压切换使用，220V输入时经过整流桥进行全波整流，开关S1位置掷于3位置，C1、C2为串联的滤波电容，经过全波整流后输出约为260V左右；110V输入时开关S1位置掷于1位置，电压经过整流桥D1和C1、C2形成倍压整流电路，C1、C2全部是110V的半波整流完成，叠加后的电压与220V全波整流电压相当，使母线电压保持相对稳定，完成交流母线的兼容。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：当110V输入时电容处于半波镇流状态，电容充电周期变短，放电时间变长，纹波变大，大负载情况下母线电压不稳定，当220V输入时经过D1的全波整流C1、C2串联整流电容量降为C1和C2容量的一半，滤波效果下降，电源直流高压母线纹波增大，导致功率输出受限、电性能下降。在1W-10W小功率电源和效率要求不高的应用场景下，可直接使用正激或反激电源变换器解决多种电压输入的兼容问题。在正激电源变换器宽范围输入应用时，由于输入电压范围比较宽，导致在全范围输入电压范围内占空比的变换比较大；随着输入电压的降低，主电路开关管的占空比会相应增加，此时易出现磁饱和现象；而随着输入电压的升高，主电路开关管的占空比会相应减少，此时电源变换器的效率会急剧下降，开关管的电压应力、电流应力、开关损耗都会随之增大，可靠性不能得到保证。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种开关电源变换器，从而克服现有开关电源效率较低的缺陷。本专利技术实施例提供的一种开关电源变换器，包括：整流电路、变压器、第一场效应管、第二场效应管、第一谐振电容、第二谐振电容、输出电路、第一电阻和第二电阻，变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；第一初级线圈与第一谐振电容并联，且第一初级线圈的第一输入端与第一场效应管的漏极相连，第一初级线圈的第二输入端与整流电路的正输出端相连；第一场效应管的栅极用于接收第一方波信号，第一场效应管的源极串联所述第一电阻后接地；第二初级线圈与第二谐振电容并联，且第二初级线圈的第一输入端与第二场效应管的漏极相连，第二初级线圈的第二输入端与整流电路的正输出端相连；第二场效应管的栅极用于接收第二方波信号，第二场效应管的源极串联所述第二电阻后接地；次级线圈的第一输出端和第二输出端与输出电路相连，且次级线圈的第一输出端为负输出端；第一初级线圈的第一输入端、第二初级线圈的第一输入端和次级线圈的第一输出端互为同名端。在一种可能的实现方式中，第一场效应管的栅极和第二场效应管的栅极可选择地由二者中之一接收方波信号。在一种可能的实现方式中，该开关电源变换器还包括：方波发生电路，方波发生电路用于输出第一方波信号或第二方波信号，且不同时输出第一方波信号和第二方波信号；方波发生电路的第一输出端与第一场效应管的栅极相连，用于向第一场效应管的栅极输出第一方波信号；方波发生电路的第二输出端与第二场效应管的栅极相连，用于向第二场效应管的栅极输出第二方波信号。在一种可能的实现方式中，方波发生电路包括：方波发生器、双向开关和外围电路；外围电路与方波发生器相连，方波发生器的输出端与双向开关的输入端相连，双向开关的第一输出端与第一场效应管的栅极相连，双向开关的第二输出端与第二场效应管的栅极相连；外围电路用于采集状态信号，并将状态信号发送至方波发生器；方波发生器用于根据状态信号产生相应的方波信号，并将方波信号发送至双向开关。在一种可能的实现方式中，方波发生电路的第一采集端与第一场效应管的源极相连，用于采集第一电流信号；方波发生电路的第二采集端与第二场效应管的源极相连，用于采集第二电流信号；方波发生电路的反馈端与输出电路的正输出端相连，用于采集输出电压；方波发生电路根据第一电流信号和输出电压调整第一方波信号的占空比；和/或方波发生电路根据第二电流信号和输出电压调整第二方波信号的占空比。在一种可能的实现方式中，当第一场效应管的栅极接收第一方波信号时，开关电源变换器的占空比的最大值不超过60％；当第二场效应管的栅极接收第二方波信号时，开关电源变换器的占空比的最大值不超过60％。在一种可能的实现方式中，整流电路包括整流桥和第一滤波电容；整流桥的输入端用于接收工频交流电，整流桥的正输出端为整流电路的正输出端，整流桥的负输出端接地；第一滤波电容的一端与整流桥的正输出端相连，另一端与整流桥的负输出端相连。在一种可能的实现方式中，输出电路包括：整流二极管、续流二极管、滤波电感和第二滤波电容；整流二极管的阳极与次级线圈的第二输出端相连，阴极与滤波电感的一端相连；滤波电感的另一端为输出电路的正输出端，且与第二滤波电容的一端相连，滤波电容的另一端接地；续流二极管的阳极与次级线圈的第一输出端相连，阴极与整流二极管的阴极相连。在一种可能的实现方式中，该开关电源变换器还包括：第一电阻和第二电阻；第一场效应管的源极串联第一电阻后接地；第二场效应管的源极串联第二电阻后接地。在一种可能的实现方式中，第一初级线圈与第二初级线圈之间的匝数比的取值范围为[1/3,2/3]。在一种可能的实现方式中，第一初级线圈与第二初级线圈之间的匝数比为1:2。本专利技术实施例提供的一种开关电源变换器，第一初级线圈和第二初级线圈为相互独立的励磁线圈，分别与第一场效应管和第二场效应管组成正激电源变换器，通过第一方波信号和第二方波信号可以有效控制开关电源变换器的占空比，使得开关电源变换器的占空比不会过大或过小，电源变换器尽可能工作在效率最优的位置处，从而可以提高开关电源变换器的整体效率。通过多组励磁线圈实现了在两种甚至更多种电压等级情况下的高效转换，同时能满足更宽输入电压的要求，可以实现在直流48V通信网络、飞机交流110V电压等级网络、家用交流220V输入网络、三相交流380V电压等级输入全范围兼容。该开关电源变换器在不改变拓扑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源变换器，其特征在于，包括：整流电路、变压器、第一场效应管、第二场效应管、第一谐振电容、第二谐振电容、输出电路、第一电阻和第二电阻，所述变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；所述第一初级线圈与所述第一谐振电容并联，且所述第一初级线圈的第一输入端与所述第一场效应管的漏极相连，所述第一初级线圈的第二输入端与所述整流电路的正输出端相连；所述第一场效应管的栅极用于接收第一方波信号，所述第一场效应管的源极串联所述第一电阻后接地；所述第二初级线圈与所述第二谐振电容并联，且所述第二初级线圈的第一输入端与所述第二场效应管的漏极相连，所述第二初级线圈的第二输入端与所述整流电路的正输出端相连；所述第二场效应管的栅极用于接收第二方波信号，所述第二场效应管的源极串联所述第二电阻后接地；所述次级线圈的第一输出端和第二输出端与所述输出电路相连，且所述次级线圈的第一输出端为负输出端；所述第一初级线圈的第一输入端、所述第二初级线圈的第一输入端和所述次级线圈的第一输出端互为同名端。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源变换器，其特征在于，包括：整流电路、变压器、第一场效应管、第二场效应管、第一谐振电容、第二谐振电容、输出电路、第一电阻和第二电阻，所述变压器包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；所述第一初级线圈与所述第一谐振电容并联，且所述第一初级线圈的第一输入端与所述第一场效应管的漏极相连，所述第一初级线圈的第二输入端与所述整流电路的正输出端相连；所述第一场效应管的栅极用于接收第一方波信号，所述第一场效应管的源极串联所述第一电阻后接地；所述第二初级线圈与所述第二谐振电容并联，且所述第二初级线圈的第一输入端与所述第二场效应管的漏极相连，所述第二初级线圈的第二输入端与所述整流电路的正输出端相连；所述第二场效应管的栅极用于接收第二方波信号，所述第二场效应管的源极串联所述第二电阻后接地；所述次级线圈的第一输出端和第二输出端与所述输出电路相连，且所述次级线圈的第一输出端为负输出端；所述第一初级线圈的第一输入端、所述第二初级线圈的第一输入端和所述次级线圈的第一输出端互为同名端。2.根据权利要求1所述的开关电源变换器，其特征在于，所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极可选择地由二者中之一接收方波信号。3.根据权利要求2所述的开关电源变换器，其特征在于，还包括：方波发生电路，所述方波发生电路用于输出第一方波信号或第二方波信号，且不同时输出第一方波信号和第二方波信号；所述方波发生电路的第一输出端与所述第一场效应管的栅极相连，用于向所述第一场效应管的栅极输出第一方波信号；所述方波发生电路的第二输出端与所述第二场效应管的栅极相连，用于向所述第二场效应管的栅极输出第二方波信号。4.根据权利要求3所述的开关电源变换器，其特征在于，所述方波发生电路包括：方波发生器、双向开关和外围电路；所述外围电路与所述方波发生器相连，所述方波发生器的输出端与所述双向开关的输入端相连，所述双向开关的第一输出端与所述第一场效应管的栅极相连，所述双向开关的第二输出端与所述第二场效应管的栅极相连；所述外围电路用于采集状态信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，李涛，刘瑞，高丽萍，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11