隔离型开关电源和隔离型开关电源控制方法技术

本发明专利技术提供了一种隔离型开关电源和隔离型开关电源控制方法，其中，该隔离型开关电源包括：输入电源、开关、电感、逆变电路、隔离变压器、整流电路和开关控制器。通过本发明专利技术解决了相关技术中，谐振式软开关电路无法满足宽范围输入稳压输出，以及适合宽范围输入的Buck Boost电路无法高效实现隔离输出的问题，进而实现了一种满足宽范围输入稳压输出要求的高效隔离型软开关变换器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种隔离型开关电源和隔离型开关电源控制方法。
技术介绍
开关电源因其高频化带来的小型化和仅工作在开关状态带来的转换效率高等特性在当前电气及电子领域得到了最广泛的应用。随着电子电气设备供电功率的不断发展以及对节能减排的日益重视，对开关电源的功率密度和效率的要求也不断提高。在传统开关电源中，开关损耗成了阻止进一步提升效率和开关频率以减小提及的主要因素。开关损耗是在开关过程中，开关器件同时承受电压、电流引起的，因此在现有技术中，软开关电路包括零电压导通ZVS和零电流关断ZCS是减小甚至消除开关损耗，进一步提高开关频率的主要手段。图1是相关技术中的开关电源结构示意图(一)，通过由电感、电容形成的谐振电路，使得电流为谐振频率的正弦波，当开关频率等于谐振频率时，能形成零电压和零电流开关。因此，该类电路往往在开关频率接近谐振频率时软开关效果最好，但此时电路的输入输出电压增益也变化较小，在通常要求输出电压稳定输出的场合，无法满足宽范围输入电压的应用。在实际系统中，由于历史遗留等原因，各种设备及应用场景中，存在多个不同电压的供电系统，如交流电网的220V和110V系统，直流供电的24V、48V、及60V系统。在实际产品中，从经济效益和应用便利性考虑，开关电源通常都要求设计成同时兼容不同的供电系统，如通讯系统的DC/DC总线电源，需要将36～75V的宽范围输入电压转换成12V隔离总线电压给后续设备供电。在非隔离电路中，如图2所示，由降压型Buck电路和升压型Boost电路级联形成的升降压型BuckBoost电路是应用于宽范围输入电压的常用电路，在输入电压较低时，Buck电路直通，在输入电压较高时，Boost电路直通，等效于缩减了输入电压范围。在美国专利US6788033中，Vicor公司对该电路实现了软开关控制，并在其产品化中实现了高达1MHz的开关频率，用于其专利方案分比式供电架构的前级稳压变换器。在Vicor公司的如上方案中，需要再后接一个隔离的DC/DC变换器以实现最终隔离输出，因此，该方案应用于传统总线电源变换器有器件较多、体积较大的问题。在美国专利US7561446中，Vicor公司对该方案进行了改进，如图3所示，将其中的电感用隔离的耦合电感取代，形成带隔离输出的BuckBoost软开关方案。具体地，将原方案电感上的电压耦合至副边再通过整流得到隔离的输出电压。在该方案中，仅增加一个电感的副边绕组和一个整流二极管或Mosfet，体积比上述BuckBoost加隔离DC/DC变换器的两级结构大大减小。但该方案在能量传输上类似于传统的反激式电源，能量仅在原边电感电流关断时传递至副边，电感的磁芯单向磁化，利用率较低，导致导通损耗和磁芯损耗较大，效率较低，只适合功率较小的应用场合。针对相关技术中，谐振式软开关电路无法满足宽范围输入稳压输出，以及适合宽范围输入的BuckBoost电路无法高效实现隔离输出的问题，还未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种隔离型开关电源和隔离型开关电源控制方法，以至少解决相关技术中谐振式软开关电路无法满足宽范围输入稳压输出，以及适合宽范围输入的BuckBoost电路无法高效实现隔离输出的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种隔离型开关电源，包括：输入电源、开关、电感、逆变电路、隔离变压器、整流电路和开关控制器；其中，所述隔离变压器包括第一原边绕组和第一副边绕组；所述开关的一端连接至所述输入电源，以及所述开关的另一端连接至所述电感的输入端；所述电感的输出端连接至所述逆变电路的输入端；所述逆变电路的输出端连接至所述隔离变压器的所述第一原边绕组；所述隔离变压器的所述第一副边绕组连接至所述整流电路；所述开关控制器，与所述开关和所述逆变电路连接，用于在所述电感的电流为负值时，导通所述开关。可选地，所述开关控制器还用于关闭所述逆变电路的至少一个开关，将所述电感的输出端连接至所述第一原边绕组，使所述电感进行放电。可选地，所述开关控制器还用于在所述电感电流放电至负值时，控制所述逆变电路的至少两个开关同时导通，将所述电感的输出端连接至所述输入电源的负极，使所述输入电源为所述电感充电。可选地，所述整流电路包括至少两个开关，所述开关控制器还用于导通所述整流电路的至少一个开关，将所述开关电源的输出端连接至所述第一副边绕组。可选地，所述隔离变压器包括第二原边绕组，所述逆变电路包括的至少两个开关分别连接至所述第一原边绕组和所述第二原边绕组；所述电感的输出端连接至所述第一原边绕组和所述第二原边绕组。可选地，所述隔离变压器包括第二副边绕组，所述整流电路包括的至少两个开关分别连接至所述第一副边绕组和所述第二副边绕组；所述开关电源的输出端连接至所述整流电路的开关及所述第一副边绕组和所述第二副边绕组。可选地，包括：所述逆变电路包括全桥逆变电路；和/或，所述整流电路包括全桥整流电路。可选地，所述逆变电路包括多个开关管之间的串联和/或并联组成的电路。可选地，所述逆变电路包括：串联和/或并联的多个开关管，其中，所述原边绕组的一端连接至两个开关之间的第一连接处，所述原边绕组的另一端连接至两个开关之间的不同于所述第一连接处的第二连接处。可选地，所述整流电路包括多个开关管之间的串联和/或并联组成的电路。可选地，所述整流电路包括：串联和/或并联的多个开关管，其中，所述副边绕组的一端连接至两个开关管之间的第一连接处，所述副边绕组的另一端连接至两个开关管之间的不同于所述第一连接处的第二连接处。可选地，所述隔离型开关电源还包括：输入整流电路，连接至所述输入电源，用于将交流电源整流为直流电压。可选地，所述输入整流电路为二极管组成的整流桥电路。可选地，所述开关包括Mosfet。根据本专利技术的一个方面，提供了一种隔离型开关电源控制方法，所述方法应用于上述任一项所述的隔离型开关电源中，所述方法包括：获取指示信息；在所述指示信息指示所述隔离型开关电源中的电感的电流为负值时，导通所述隔离型开关电源中的开关。通过本专利技术，采用一种隔离型开关电源，包括：输入电源、开关、电感、逆变电路、隔离变压器、整流电路和开关控制器；其中，该隔离变压器包括第一原边绕组和第一副边绕组；该开关的一端连接至该输入电源，以及该开关的另一端连接至该电感的输入端；该电感的输出端连接至该逆变电路的输入端；逆变电路的输出端连接至该隔离变压器的该第一原边绕组；隔离变压器的该第一副边绕组连接至该整流电路；开关控制器，与该开关和逆变电路连接，用于在该电感的电流为负值时，导通该开关。解决了相关技术中，谐振式软开关电路无法满足宽范围输入稳压输出，以及适合宽范围输入的BuckBoost电路无法高效实现隔离输出的问题，进而实现了一种满足宽范围输入稳压输出要求的高效隔离型软开关变换器。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是相关技术中的开关电源结构示意图(一)；图2是相关技术中的开关电源结构示意图(二)；图3是相关技术中的开关电源结构示意图(三)；图4是根据本专利技术实施例的隔离型开关电源结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离型开关电源，其特征在于，包括：输入电源、开关、电感、逆变电路、隔离变压器、整流电路和开关控制器；其中，所述隔离变压器包括第一原边绕组和第一副边绕组；所述开关的一端连接至所述输入电源，以及所述开关的另一端连接至所述电感的输入端；所述电感的输出端连接至所述逆变电路的输入端；所述逆变电路的输出端连接至所述隔离变压器的所述第一原边绕组；所述隔离变压器的所述第一副边绕组连接至所述整流电路；所述开关控制器，与所述开关和所述逆变电路连接，用于在所述电感的电流为负值时，导通所述开关。

【技术特征摘要】
1.一种隔离型开关电源，其特征在于，包括：输入电源、开关、电感、逆变电路、隔离变压器、整流电路和开关控制器；其中，所述隔离变压器包括第一原边绕组和第一副边绕组；所述开关的一端连接至所述输入电源，以及所述开关的另一端连接至所述电感的输入端；所述电感的输出端连接至所述逆变电路的输入端；所述逆变电路的输出端连接至所述隔离变压器的所述第一原边绕组；所述隔离变压器的所述第一副边绕组连接至所述整流电路；所述开关控制器，与所述开关和所述逆变电路连接，用于在所述电感的电流为负值时，导通所述开关。2.根据权利要求1所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述开关控制器还用于关闭所述逆变电路的至少一个开关，将所述电感的输出端连接至所述第一原边绕组，使所述电感进行放电。3.根据权利要求1所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述开关控制器还用于在所述电感电流放电至负值时，控制所述逆变电路的至少两个开关同时导通，将所述电感的输出端连接至所述输入电源的负极，使所述输入电源为所述电感充电。4.根据权利要求1所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述整流电路包括至少两个开关，所述开关控制器还用于导通所述整流电路的至少一个开关，将所述开关电源的输出端连接至所述第一副边绕组。5.根据权利要求1所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述隔离变压器包括第二原边绕组，所述逆变电路包括的至少两个开关分别连接至所述第一原边绕组和所述第二原边绕组；所述电感的输出端连接至所述第一原边绕组和所述第二原边绕组。6.根据权利要求1所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述隔离变压器包括第二副边绕组，所述整流电路包括的至少两个开关分别连接至所述第一副边绕组和所述第二副边绕组；所述开关电源的输出端连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林国，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44