一种光伏输入型开关电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光伏输入型开关电源，主要包括脉宽调制芯片，以及与脉宽调制芯片连接的电压启动电路、采样电路、时钟振荡电路、补偿网络电路以及反馈网络回路；所述电压启动电路由齐纳二极管D1，晶体二极管D2，三极管Q1、Q2，启动电阻R1、R2，分压电阻R3、R4，以及滤波电容C1构成；所述电压启动电路输入端接入宽范围光伏直流输入、输出端连接至脉宽调制芯片的输入端。本实用新型专利技术适用于反激式变换器的开关电源，具有输入电压低、启动范围宽、输出电压稳定、效率高、结构简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏输入型开关电源
本技术涉及光伏系统开关电源领域，尤其涉及一种具有低压输入特性的反激式开关电源。
技术介绍
随着便携式设备的迅猛发展和新能源的广泛应用，开关电源的设计已成为电力电子学最重要的应用领域。电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供电子设备中所有电子元件所需要的电能。电源功率的大小，电流和电压是否稳定，将直接影响电子设备的工作性能和使用寿命。其中，在太阳能光伏发电系统中，光伏电池的I-V特性随光照强度的变化的幅度较大，所以系统控制电源应具备大范围直流电压变化情况下的稳定工作能力。所述光伏输入型开关电源电路有一个相当宽的工作电压范围，同时需要低输入电压的开关电源电路，在太阳光线很弱的情况下仍能保证电源电压稳定输出，同时尽可能降低电路成本，减少电路中功率的损耗。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，提供一种能够在低压启动的光伏输入型开关电源，本技术提供以下技术方案：一种光伏输入型开关电源，包括脉宽调制芯片，以及与脉宽调制芯片连接的电压启动电路、采样电路、时钟振荡电路、补偿网络电路以及反馈网络回路；所述电压启动电路由齐纳二极管D1，晶体二极管D2，三极管Q1、Q2，启动电阻R1、R2，分压电阻R3、R4，以及滤波电容C1构成；所述电压启动电路输入端连接光伏直流电压、输出端连接至脉宽调制芯片的输入端，所述光伏直流电压通过启动电阻R1连接至三极管Q1的集电极、通过启动电阻R2连接至三极管Q1的基极、通过启动电阻R2连接至三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的发射极连接至脉宽调制芯片的启动电压引脚；所述三极管Q2的发射极接地、基极通过并联的分压电阻R3和滤波电容C1接地；所述三极管Q2的基极还通过分压电阻R4连接至齐纳二极管的阳极，齐纳二极管的阴极连接至晶体二极管D2的阴极，晶体二极管D2的阳极连接至电源输出端。当电压启动电路输入端接入光伏直流电压时，三极管Q1导通，与脉宽调制芯片的电压输入端连接的电容C3经过启动电阻R1充电到Vdd时，脉宽调制芯片开始起振，开始输出驱动信号，使反激变换器中的功率开关管Q3导通,能量存贮在变压器T1中,T1的一次侧电流通过电阻Rsense检测并与脉宽调制芯片内部提供的基准电压进行比较,当达到基准电压时,功率开关管Q3关断,所有变压器的绕组极性反向,输出整流二极管正向偏置,存储于T1中的能量传输到输出电容器中。当电源输出端的输出电压到达稳定后，输出电压减去齐纳二极管D1压降，经过分压电阻R3、分压电阻R4后，三极管Q2导通，进而关断三极管Q1，电压启动电路自动关断，脉宽调制芯片由辅助绕组持续供电，减少所述开关电源电路的功率损耗，大大提高工作效率。本技术中的滤波电容C1主要起到滤除杂波的作用，防止输出电压不稳定时，三极管Q2误导通。进一步的，所述脉宽调制芯片为UC3842，UC3842是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定单元等，具有精度高、电压稳定、外围电路简单等优点。UC3842的实际启动电流略低于1mA，适用于本技术的低输入电压的应用场景。进一步的，所述三极管Q1、Q2为电流型元件。进一步的，所述启动电阻R2的阻值远大于启动电阻R1的阻值，当输出电压恒定时，基极电流恒定，集电极到发射极的电流成比例放大，经过大阻值的启动电阻R2的分压，使得三极管Q1基极的电压较小，三极管Q1稳定导通。本技术的开关电源具有相当宽的工作电压范围，最低直流启动电压为8V，在太阳光线很弱的情况下仍能保证电源电压稳定输出，且电路损耗低、效率高。附图说明图1、本技术的结构框图。图2、本技术的电压启动电路的电路图。图3、本技术的一种实施例的电路图。图中：Vin为电压启动电路输入端；Vout为电源输出端。具体实施方式输入Vin为10V～200V光伏直流电,输出Vout为12V,开关频率100kHz。如图2-3所示，电压启动电路由齐纳二极管D1，晶体二极管D2，两个三极管Q1、Q2，启动电阻R1、R2以及分压电阻R3，R4构成，C3经过R1充电到12V时(实际UC3842启动电流略低于1mA，光伏输入最大值为200V，启动电阻R1取值在10K左右，功率4W以上，UC3842有输出信号,使功率开关管Q3导通,能量存贮在变压器T1中，T1的一次侧电流通过电阻Rsense检测并与UC3842内部提供的2.5V基准电压进行比较,当达到这一电平时,三极管Q1关断，所有变压器的绕组极性反向,输出整流二极管正向偏置,存储于T1中的能量传输到输出电容器中。当输出电压稳定达到12V时，减去齐纳二极管D1压降，经过分压电阻R3、R4分压后，三极管Q2导通，进而关断三极管Q1；分压电阻R1不再分压，电压启动电路关闭，脉宽调制芯片由辅助绕组持续供电，减少所述开关电源电路的功率损耗。启动结束后,输出电压信号经光耦回送到误差放大器的反向端与UC3842内部的2.5V基准电压作比较来调整驱动脉冲宽度，从而改变输出电压以实现对输出电压的控制。如图3所示，所述反馈网络回路由R11-R15、C6-C8、光电耦合器、三端可调稳压源TL431组成。当输出电压升高，经R14、R15分压得到的采样电压即TL431的参考电压也会升高，TL431稳压值升高，导致流过光电耦合器中发光二极管的电流减少，误差放大器的增益相应变大，使UC3842中输出端输出的驱动信号占空比变小，进而输出电压下降，从而达到稳压效果。当输出电压降低，误差放大器的增益会变小，驱动信号占空比变大，使输出电压能稳定到给定值。由于UC3842电压的反馈输入端VFB引脚接地，所以误差放大器的输入误差总是固定的，改变的只是误差放大器的增益。为了避免引起过多的相移,一般取增益带宽为其工作频率的1/4～1/5。据此,可以计算出环路的增益。一般情况下,环路增益在0dB时的频率与预期设定的增益带宽是有差异的,这就需要对其进行补偿。所述反馈回路通过引入R13，C6，C7，采用单零双极点补偿，减少系统稳态误差。对于峰值电流控制，当占空比大于50％时扰动电流引起的电流误差越变越大，所以尖峰电流模式控制在占空比大于50％时，电路工作不稳定，需给PWM比较器加坡度补偿以使电路稳定。内部电流环的增益尖峰会使相移超出范围，导致电路工作不稳定，使电压环进入次谐波振荡。这时在连续固定的驱动脉冲时,输出占空比却在变化,这时也需斜坡补偿来抑制次谐波振荡。本实施例中补偿网络电路为斜坡补偿电路，R9和R10组成了从晶振的输出到限流引脚的分压网络,迭加斜坡补偿信号到初级的电流波形，R9、R10值的比例决定了所加的斜坡补偿量。R9和C3组成滤波电路,滤去初级电感电流中的前沿尖峰,避免误动作。RC时间常数应接近于电流尖峰的持续时间，通常为几百纳秒，为减少功率损耗，R9的取值较小。所述斜坡补偿电路可以有效改善电路性能，稳定电路；减小尖峰值/平均值误差；抑制次谐波振荡，抑制振铃电感电流。本实施例的采样电路用来采集流过功率开关管Q3的电流，并起到限流作用。为消除整流管恢复和电源变压器线间电容造成的电流波形前沿的尖峰，防止芯片误触发，会接入简单的RC滤波电路。采样电阻上感应出峰值电感电流，只要电平到达1V，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏输入型开关电源，包括脉宽调制芯片，以及与脉宽调制芯片连接的电压启动电路、采样电路、时钟振荡电路、补偿网络电路以及反馈网络回路；其特征在于：所述电压启动电路由齐纳二极管D1，晶体二极管D2，三极管Q1、Q2，启动电阻R1、R2，分压电阻R3、R4，以及滤波电容C1构成；所述电压启动电路输入端连接光伏直流电压、输出端连接至脉宽调制芯片的输入端，所述光伏直流电压通过启动电阻R1连接至三极管Q1的集电极、通过启动电阻R2连接至三极管Q1的基极、通过启动电阻R2连接至三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的发射极连接至脉宽调制芯片的启动电压引脚；所述三极管Q2的发射极接地、基极通过并联的分压电阻R3和滤波电容C1接地；所述三极管Q2的基极还通过分压电阻R4连接至齐纳二极管的阳极，齐纳二极管的阴极连接至晶体二极管D2的阴极，晶体二极管D2的阳极连接至电源输出端。

【技术特征摘要】
1.一种光伏输入型开关电源，包括脉宽调制芯片，以及与脉宽调制芯片连接的电压启动电路、采样电路、时钟振荡电路、补偿网络电路以及反馈网络回路；其特征在于：所述电压启动电路由齐纳二极管D1，晶体二极管D2，三极管Q1、Q2，启动电阻R1、R2，分压电阻R3、R4，以及滤波电容C1构成；所述电压启动电路输入端连接光伏直流电压、输出端连接至脉宽调制芯片的输入端，所述光伏直流电压通过启动电阻R1连接至三极管Q1的集电极、通过启动电阻R2连接至三极管Q1的基极、通过启动电阻R2连接至三极管Q2的集电极；所述三极管Q1的发射极连接至脉宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪平洋，
申请(专利权)人：汪平洋，
类型：新型
国别省市：安徽,34