一种自适应宽压输入AC/DC电源系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自适应宽压输入AC/DC电源系统及其工作方法，通过电压采样电路对输入电压进行采样分析，然后通过MOS管对多抽头变压器的匝比进行调节，将后级AC/DC变换器输入电压控制在可接受的范围内。本发明专利技术根据变压器特性，当系统上电时，首先AD转换器采集输入电压，将此数据送入单片机进行计算，然后通过控制GPIO端口的逻辑电平控制MOS管的通断。MOS管连接多抽头变压器每一个抽头，通过控制MOS管的开通与关断决定变压器初级与次级的匝比，继而根据正确的匝比将输入电压转换为后级AC/DC正常的工作范围之内。

An adaptive wide input AC/DC power supply system and its working method

The invention relates to an adaptive wide-voltage input AC/DC power supply system and its working method. The input voltage is sampled and analyzed by a voltage sampling circuit, and then the turn ratio of a multi-tap transformer is adjusted by a MOS transistor to control the input voltage of a post-stage AC/DC converter within an acceptable range. According to the characteristics of the transformer, when the system is powered on, the AD converter first collects the input voltage, sends the data to the MCU for calculation, and then controls the on and off of the MOS tube by controlling the logic level of the GPIO port. The MOS transistor connects each tap of the multi-tap transformer. By controlling the turn-on and turn-off of the MOS transistor, the primary and secondary turn-on ratio of the transformer is determined, and then the input voltage is converted into the normal working range of the subsequent AC/DC according to the correct turn-on ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应宽压输入AC/DC电源系统及其工作方法
本专利技术涉及一种自适应宽压输入AC/DC电源系统及其设计方法，属于电源

技术介绍
工业系统的复杂程度越来越高，先进技术的应用更加需要高效率、高品质的开关电源，对于85V～825V输入电压范围的工业用电，使用常规的AC/DC变换器无法满足要求，会导致输出电压不稳定，或是直接烧毁供电设备。常用的工业系统供电设备会根据输入电压的范围，选择合适的AC/DC开关电源，同时供电范围是较窄的85V～264V等200V以内的变化，但此种方法存在一定缺陷，输入电压并不是固定不变的数值，在设备运行过程中会出现较大的电压波动，这会对窄输入电压范围的AC/DC变化器造成较大的冲击，不利于系统长期稳定的工作。中国专利文献CN104022661A公开了超宽电压输入范围AC/DC-DC自适应仪用开关电源。包括输入保护电路、EMI滤波电路、工频整流滤波电路、高频整流滤波电路、升压变换电路、反激变换电路、第一电压采样电路、第一电流采样电路、第二电压采样电路、第二电流采样电路、第一PWM调制电路、第二PWM调制电路、辅助供电电源电路、电源切换电路、电压检测比较控制电路和光耦隔离反馈电路；其中升压变换电路和反激变换电路组成两级式级联电路，能够使自动化仪表自动适应85～265V交流和18～100V直流电源供电。但是，该专利存在升压和反激两级变换电路，电路设计复杂度高；输入电压较低时，电压需要经过两级功率变换，损耗较大，影响效率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种自适应宽压输入AC/DC电源系统；本专利技术还提供了上述AC/DC电源系统的工作方法；专利技术提出了一种可靠的、适合长期稳定工作的自适应输入电压范围的AC/DC变换器设计方法，可以根据输入电压的变化自适应变压器匝比，可在稳定工作的前提下保持较高的工作效率。本专利技术的技术方案为：一种自适应宽压输入AC/DC电源系统，包括：多抽头变压器、输入电压检测电路、单片机、控制多抽头变压器通断的MOSFET、AC/DC变换器；所述多抽头变压器、所述MOSFET、所述输入电压检测电路、所述单片机依次连接；所述MOSFET连接所述AC/DC变换器。上述AC/DC电源系统的工作方法，包括：通过输入电压检测电路对输入电压进行采样分析，通过控制多个MOS的组合通断，调节变压器匝比，将输入电压控制在AC/DC变换器可接受的范围内。MOS管连接多抽头变压器每一个抽头，通过控制MOS管的开通与关断决定变压器初级侧接入匝数，进而控制变压器初级与次级的匝比，继而根据正确的匝比将输入电压转换为后级AC/DC变换器可接受的工作范围之内。根据本专利技术优选的，通过输入电压检测电路对输入电压进行采样分析，即AD转换器采集输入电压，将此数据送入单片机进行计算，包括：多个MOS包括4个MOS，即MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4；输入电压检测电路对输入电压进行采样，将采集的电压信息送入单片机控制芯片进行分析、判断，通过查表的方式控制MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4的通断，即：如果输入电压为85V～264V，关断MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3，导通MOS管T4；如果输入电压为250V～430V，关断MOS管T1、MOS管T2、MOS管T4，导通MOS管T3；如果输入电压为420V～650V，关断MOS管T1、MOS管T3、MOS管T4，导通MOS管T2；如果输入电压为640V～825V，关断MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4，导通MOS管T1；进而控制变压器工作匝比。根据本专利技术优选的，通过MOS管对变压器的匝比进行调节，将输入电压控制在AC/DC变换器可接受的范围内，包括：当检测到输入电压为85V～264V时，单片机驱动MOS管T4导通，MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3关断，变压器匝比为1:1，变压器次级输出电压85V～264V；当检测到输入电压为250V～430V时，单片机驱动MOS管T3导通，MOS管T1、MOS管T2、MOS管T4关断，变压器匝比为2:1，变压器次级输出电压125V～215V；当检测到输入电压为420V～650V时，单片机驱动MOS管T2导通，MOS管T1、MOS管T3、MOS管T4关断，变压器匝比为3.2:1，变压器次级输出电压131V～203V；当检测到输入电压为640V～825V时，单片机驱动MOS管T1导通，MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4关断，变压器匝比为4.2:1，变压器次级输出电压152V～196V。通过以上对输入电压进行分段处理，缩小了次级绕组电压范围，将其控制在次级侧AC/DC变换器可接受的输入电压范围内。进一步优选的，当检测到输入电压上升至250V～264V时，单片机驱动MOS管T3导通，MOS管T1、MOS管T2、MOS管T4关断，变压器匝比为2:1，变压器次级输出电压125V～215V；当检测到输入电压下降至250V～264V时，单片机驱动MOS管T4导通，MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3关断，变压器匝比为1:1，变压器次级输出电压85V～264V；当检测到输入电压上升至420V～430V时，单片机驱动MOS管T2导通，MOS管T1、MOS管T3、MOS管T4关断，变压器匝比为3.2:1，变压器次级输出电压131V～203V；当检测到输入电压下降至420V～430V时，单片机驱动MOS管T3导通，MOS管T1、MOS管T2、MOS管T4关断，变压器匝比为2:1，变压器次级输出电压125V～215V；当检测到输入电压上升至640V～650时，单片机驱动MOS管T1导通，MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4关断，变压器匝比为4.2:1，变压器次级输出电压152V～196V；当检测到输入电压下降至640V～650时，单片机驱动MOS管T2导通，MOS管T1、MOS管T3、MOS管T4关断，变压器匝比为3.2:1，变压器次级输出电压131V～203V。在四个电压分段相交的电压值处，控制芯片可能会对输入电压状态识别模糊而导致状态频繁跳变，所以在各电压值相重合的电压点进行滞环比较控制，滞环宽度为10V左右，提高了设备工作的稳定性。本专利技术的有益效果为：1、与一般AC/DC变换器相比，仅改进变压器设计，即可实现大范围宽压输入，无需增加复杂硬件电路；2、控制逻辑简单，只需根据输入电压调整变压器工作匝比即可；3、无需增加级联变换电路，不会降低变换器效率。附图说明图1为本专利技术自适应宽压输入AC/DC电源系统的结构示意图；具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本专利技术作进一步限定，但不限于此。实施例1一种自适应宽压输入AC/DC电源系统，如图1所示，包括：多抽头变压器、输入电压检测电路、单片机、控制多抽头变压器通断的MOSFET、AC/DC变换器；多抽头变压器、MOSFET、输入电压检测电路、单片机依次连接；MOSFET连接AC/DC变换器。实施例2实施例1所述的AC/DC电源系统的工作方法，包括：通过输入电压检测电路对输入电压进行采样分析，通过控制多个MOS的组合通断，调节变压器匝比，将输入电压控制在AC/DC变换器可接受的范围内。MOS管连接多抽头变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应宽压输入AC/DC电源系统，其特征在于，包括：多抽头变压器、输入电压检测电路、单片机、控制多抽头变压器通断的MOSFET、AC/DC变换器；所述多抽头变压器、所述MOSFET、所述输入电压检测电路、所述单片机依次连接；所述MOSFET连接所述AC/DC变换器。

【技术特征摘要】
1.一种自适应宽压输入AC/DC电源系统，其特征在于，包括：多抽头变压器、输入电压检测电路、单片机、控制多抽头变压器通断的MOSFET、AC/DC变换器；所述多抽头变压器、所述MOSFET、所述输入电压检测电路、所述单片机依次连接；所述MOSFET连接所述AC/DC变换器。2.权利要求1所述的AC/DC电源系统的工作方法，其特征在于，包括：通过输入电压检测电路对输入电压进行采样分析，通过控制多个MOS的组合通断，调节变压器匝比，将输入电压控制在AC/DC变换器可接受的范围内。3.根据权利要求2所述的AC/DC电源系统的工作方法，其特征在于，通过输入电压检测电路对输入电压进行采样分析，即AD转换器采集输入电压，将此数据送入单片机进行计算，包括：多个MOS包括4个MOS，即MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4；输入电压检测电路对输入电压进行采样，将采集的电压信息送入单片机控制芯片进行分析、判断，通过查表的方式控制MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4的通断，即：如果输入电压为85V～264V，关断MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3，导通MOS管T4；如果输入电压为250V～430V，关断MOS管T1、MOS管T2、MOS管T4，导通MOS管T3；如果输入电压为420V～650V，关断MOS管T1、MOS管T3、MOS管T4，导通MOS管T2；如果输入电压为640V～825V，关断MOS管T2、MOS管T3、MOS管T4，导通MOS管T1；进而控制变压器工作匝比。4.根据权利要求2或3所述的AC/DC电源系统的工作方法，其特征在于，通过MOS管对变压器的匝比进行调节，将输入电压控制在AC/DC变换器可接受的范围内，包括：当检测到输入电压为85V～264V时，单片机驱动MOS管T4导通，MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3关断，变压器匝比为1:1，变压器次级输出电压85V～264V；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓龙，徐成焱，于豪光，张丽，
申请(专利权)人：山东超越数控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37