一种充电电源电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种充电电源电路，所述充电电源电路，包括PFC电路、驱动模块以及与所述PFC电路相连接的高压输出电路和低压输出电路，所述PFC电路与交流市电相连接，所述驱动模块分别与所述PFC电路、所述高压输出电路及所述低压输出电路相连接，用于将所述PFC电路的工作区间设置为在交流输入电压的零点附近的区间内。采用本实用新型专利技术的技术方案，可实现保持隔离拓扑要求的同时又能够降低PFC电路体积和成本。和成本。和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种充电电源电路


[0001]本技术涉及电源
，尤其涉及一种充电电源电路。

技术介绍

[0002]当前，车载充电机等AC转DC等充电电源设计中，为了保证功率因数，需要在前级使用PFC电路，同时又为了保证电气安全隔离，又会在PFC电路的后级串联隔离DCDC电路拓扑，即通常所指的采用两级串联设计。在两级串联设计中，PFC电路和DCDC电路都是按照最大输出功率来设计的。在PFC电路中，需要采用开关性能较高的PFC开关管和较大的PFC电感，导致了充电电源电路体积大，成本高。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中充电电源电路体积大和成本高的问题，本技术提出一种充电电源电路，采用上述电路，可以采用较低性能的PFC开关管和较小的PFC电感，从而降低PFC电路的体积和成本。
[0004]本技术实施例中，提供了一种充电电源电路，其包括PFC电路、驱动模块以及与所述PFC电路相连接的高压输出电路和低压输出电路，所述PFC电路与交流市电相连接，所述驱动模块分别与所述PFC电路、所述高压输出电路及所述低压输出电路相连接，用于将所述PFC电路的工作区间设置为在交流输入电压的零点附近的区间内。
[0005]本技术实施例中，所述PFC电路的工作相位区间为本技术实施例中，所述PFC电路的工作相位区间为
[0006]其中，n自然数，f为输入交流电源的频率，Tpfc为在半个电流周期内所述PFC开关管的工作时间，Tpfc通过如下公式计算得到：
[0007][0008]其中，Vin为输入电源的电压，Iin为输入电源的电流，Po2为所述低压输出电路的输出功率，Po为所述充电电源电路的输出总功率。
[0009]本技术实施例中，所述PFC电路包括PFC开关管Qpfc、整流桥Drect、PFC电感L1、续流二极管D1、旁路二极管D2、PFC输出母线电容Cbus，续流二极管D1串联于整流桥Drect的正极输出母线上，PFC电感L1和续流二极管D1串联于续流二极管D1的正极和负极之间，PFC开关管开关管Qpfc串联于PFC电感L1与续流二极管D1的连接点和整流桥Drect的负极输出母线之间，开关管Qpfc的控制极与所述驱动模块相连接。
[0010]本技术实施例中，所述控制模块还用于在所述PFC电路不工作的时间区间内，根据交流电压的实时值设置所述高压输出电路的输出电流，以实现输入电压和输入电流的跟随。
[0011]本技术实施例中，所述控制模块根据如下公式设置所述高压输出电路的输出电流Io1(t)：
[0012][0013]其中，Po为所述充电电源电路的输出总功率，Vo1为所述高压输出电路的输出电压，Po2为所述低压输出电路的输出功率。
[0014]与现有技术相比较，本技术的充电电源电路，将所述PFC电路的工作区间设置为在交流输入电压的零点附近的时间区间内，可以降低PFC开关管的开关频率，降低对PFC电感的参数需求，从而降低PFC电路中PFC开关管及PFC电感的参数，降低PFC电路体积和成本；另外，根据PFC电路在输入电压的过零点附近的工作状态的不同分别进行输入电流和电压跟随，实现功率因数矫正。
附图说明
[0015]下面结合实施例和附图对本技术进行详细说明，其中：
[0016]图1是本技术一种实施例的充电电源电路的拓扑架构图。
[0017]图2是输入交流电压波形图。
[0018]图3是整流后的电压波形图。
[0019]图4是PFC电路分时工作区间示意图。
[0020]图5是PFC电路输出DC_BUS电压波形示意图。
[0021]图6(A)和图6(B)分别是所述低压输出电路不同输出功率下所述高压输出电路的输出电流波形示意图。
[0022]图7是整个控制过程的流程图。
[0023]图8是本技术另一种实施例的PFC电路拓扑图。
[0024]图9是本技术另一种实施例的DCDC电路拓扑图。
[0025]图10是PFC电路分时工作仿真图。
[0026]图11是本技术充电电源电路仿真输出电流波形图之一。
[0027]图12是本技术充电电源电路仿真输出电流波形图之二。
[0028]图13是本技术充电电源电路仿真输入电流波形图。
具体实施方式
[0029]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。其中，相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似的元件；针对电路中诸如连接电阻改变电流/电压适配等惯常操作，本领域的技术人员很容易理解，具体实施例中不做描述。下面通过参考附图描述的实施例是示意性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
[0030]图1示出了本技术实施例的充电电源电路的拓扑架构，如图1所示，该电路拓扑为三端口架构，其包括PFC电路、DCDC电路及驱动模块，其中，DCDC电路包括高压输出电路及低压输出电路。图1中，VAC为交流市电输入端口，Vo1和Vo2为直流输出端口。具体的，PFC电路包括：输入交流电压VAC、缓启动电阻R、继电器K、整流桥DRECT、PFC电感L1、高频开关管
QPFC、续流二极管D1、旁路二极管D2、PFC输出母线电容Cbus。高压输出电路输出电压Vo1，用于向高压电池充电，其包括：开关管Q1到Q8、电感Lr、电容Cr、变压器T1、电容C2、电容C4。低压输出电路输出电压Vo2，用于向低压电池充电，需功率恒定，其包括：开关管Q9到Q11、电容C3、电感L2、二极管D3。驱动模块用于产生所述充电电源电路中各个开关管的驱动信号。
[0031]图2示出了输入交流电压波形，如图2所示，交流电压VAC为正弦波，其中，实时电压与时间的关系如下：
[0032][0033]式(1)中，Vin为交流电压有效值，f为交流电压频率。而当经过二极管DRECT整流后电压VRECT则变成如图3所示的过零点馒头状波形。此时，实时电压与时间的关系如下：
[0034][0035]式(2)中，Vin为交流电压有效值，f为交流电压频率。
[0036]PFC电路的工作时间由低压输出电路的直流功率Po2决定，该低压输出直流功率Po2经过效率反算后得到输入功率，根据能量守恒定律如下：
[0037][0038][0039]式(3.1)和式(3.2)中，Iin(t)为输入瞬时电流，Vin(t)为输入瞬时电压，Tpfc为时间。该输入瞬时电流可由如下公式给出：
[0040][0041]式(4)中，f为交流电压频率，Iin为输入电流有效值，该输入电流有效值由所述充电电源电路的输出总功率Po决定：
[0042]Vin
·
Iin
·
η＝Po
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0043]式(5)中，Vin为输入电压有效值，Iin为输入电流有效值，η为功率转换效率值。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充电电源电路，其特征在于，包括PFC电路、驱动模块以及与所述PFC电路相连接的高压输出电路和低压输出电路，所述PFC电路与交流市电相连接，所述驱动模块分别与所述PFC电路、所述高压输出电路及所述低压输出电路相连接，用于将所述PFC电路的工作区间设置为在交流输入电压的零点附近的区间内。2.根据权利要求1所述的充电电源电路，其特征在于，所述PFC电路包括PFC开关管Qpfc、整流桥Drect、PFC电感L1、续流二极管D1 、旁路二极管D2、PFC输出母线电容Cbus, 续流二极管D1串联于整流桥Drect的正极输出母线上，PFC电感L1和续流二极管D1串联于续流二极管D1的正极和负极之间，PFC开关管Qpfc串联于PFC电感L1与续流二极管D1的连接点和整流桥Drect的负极输出母线之间，开关管Qpfc的控制极与所述驱动模块相连接。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钧，冯颖盈，姚顺，徐金柱，张远昭，
申请(专利权)人：深圳威迈斯新能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：