谐振变换器高压电源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种谐振变换器高压电源装置，主要为解决现有技术中存在的流过开关管的峰值电流高，电源的控制复杂，不易实现在直流稳压输出状态下工作的问题。本实用新型专利技术采用并联谐振拓扑结构电路，谐振电容和变压器初级并联连接。这种电路结构可在全桥或半桥方式中使用，可联接在有源功率因数校正电路的输出端，也可直接采用市电２２０Ｖ供电。本实用新型专利技术能够满足高压电源应用于直流稳压输出状态和电容恒流充电状态的方式，并且能够适合电源负载突变的场合，结合谐振变换器和脉冲频率调制（ＰＦＭ）变换器的优点，达到很高功率密度的整机性能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电源装置，具体涉及一种谐振变换器高压电源装置。
技术介绍
电力电子技术近年来发展迅猛，随着通讯技术和电力系统的发展，对通讯用 开关电源和电力操作电源的性能、重量、体积、效率和可靠性提出了更高的要求。 为了满足这些要求，软开关技术应运而生，如谐振变换器、准谐振变换器和多谐 振变换器。它们实现了开关管的零电压开关或零电流开关，减少了开关损耗，提 高了变换器的变换效率。90年代出现了零转换变换器，只是开关管开关过程中 变换器工作在谐振状态，实现开关管的零电压开关或零电流开关，其他时间均工 作在PWM (脉冲宽度调制)控制方式下。谐振方式中，常用的是串联谐振方式，该方式中实现了开关管的零电压和零 电流开启关断，减少了开关管的损耗。缺点是流过开关管的峰值电流高，电源的 控制复杂，不易实现在直流稳压输出状态下工作。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是要解决现有技术中存在的流过开关管的 峰值电流高，电源的控制复杂，不易实现在直流稳压输出状态下工作的问题。本技术为实现其目的所采取的技术方案是在谐振电路中采用并联谐振 拓扑结构电路，谐振电容和变压器初级并联连接。在全桥方式中，所述并联谐振拓扑结构电路采用四组开关管组件，每两组 串联后， 一起并联在有源功率因数校正电路的输出端，谐振电感和谐振电容的输 入端分别连接在两组串联开关管组件之间的中点，谐振电感和谐振电容的输出端 并联，并与变压器的初级输入端连接，谐振电容的输入端还与变压器的另一初级 输入端相连接。在半桥方式中，所述并联谐振拓扑结构电路采用两组开关管组件和两个电 容，分别串联后， 一起并联在有源功率因数校正电路的输出端，谐振电感的输入 端连接在两串联的电容之间的中点，谐振电容的输入端连接在两组串联开关管组 件的中点，谐振电感和谐振电容的输出端并联，并与变压器的初级输入端连接， 谐振电容的输入端还与变压器的另 一初级输入端相连接。本技术可直接采用市电220V供电，技术方案如下在全桥方式中，所述并联谐振拓扑结构电路采用四组开关管组件，每两组串 联后， 一起并联在整流滤波电路的输出端，谐振电感和谐振电容的输入端分别连 接在两组串联开关管组件之间的中点，谐振电感和谐振电容的输出端并联，并与 变压器的初级输入端连接，谐振电容的输入端还与变压器的另一初级输入端相连 接。在半桥方式中，所述并联谐振拓扑结构电路采用两组开关管组件和两个电 容，分别串联后， 一起并联在整流滤波电路的输出端，谐振电感的输入端连接在 两串联的电容之间的中点，谐振电容的输入端连接在两组串联开关管组件的中 点，谐振电感和谐振电容的输出端并联，并与变压器的初级输入端连接，谐振电 容的输入端还与变压器的另一初级输入端相连接。本技术能够满足高压电源应用于直流稳压输出状态和电容恒流充电状 态的方式，很好的发挥开关电源的优点。并且能够适合电源负载突变的场合，即 输出由轻载突变到满功率输出状态或从满功率输出状态突变到轻载状态。结合谐 振变换器和脉冲频率调制(PFM)变换器的优点，达到很高功率密度的整机性能。以下结合附图对本技术作详细说明。附图说明图1为本技术总体框图2为串联谐振拓扑结构电路图3为并联谐振拓扑结构电路图4为半桥并联谐振拓扑结构电路图5为电流工作波形图6为本技术实施例一电路结构图7为本技术实施例一实测谐振电流波形图8为本技术实施例二电路结构图。具体实施方式参见图l，本技术主要包括四个电路部分有源功率因数校正电路l (也 可直接用市电采用整流滤波电路)，谐振电路2，控制电路3，变压输出电路4。在谐振方式中，常用的是串联谐振方式，串联谐振拓扑结构电路如图2所示， 该方式中实现了开关管的零电压和零电流开启关断，减少了开关管的损耗。缺点 是流过开关管的峰值电流高，电源的控制复杂，不易实现在直流稳压输出状态下 工作。本技术利用的是并联谐振方式，并联谐振拓扑结构电路如图3所示，利 用软开关技术提高了开关频率，使变压器的寄生参数都被基本的变换器参数所吸 收利用，变换器可高效可靠的工作，是高压电源理想的设计方案。现对本技术各电路具体说明如下有源功率因数校正电路l,主要利用BOOST电感实现电源的有源功率因数校 正。电路结构如图8中有源功率因数校正电路1所示。通过控制芯片控制高频电感中的电流，使回路中的电压和电流具有相同的相 位和波形，后级电路相当于纯阻性的负载，电源的功率因数大大提高，可以达到 0.98。本技术也可直接采用市电22ov供电，经整流滤波电路r后供后级谐振电路2，如图6所示。谐振电路2主回路拓扑结构如图3所示，为全桥并联谐振变换器。在功率较 小的场合也可以使用半桥方式，工作原理和分析方法同全桥并联谐振变换器。半 桥电路的拓朴结构如图4所示，利用电容作为另外的半桥，由于谐振回路的电容 相对于这两个电容来说要小一个数量级，所以分析时，可以把电容的中点当成电 压是恒定的，即是母线电压的一半。电路包括开关管211、 212， 二极管221、 222,电容231、 232，谐振电感 24，谐振电容25，变压器41，整流二极管421、 422、 423、 424，滤波电容43。从有源功率因数校正电路提供的390V电压加到谐振电路，开关管211和开 关管212轮换导通，经过变压器41、整流二极管421 424整流后，再滤波，输 出给负载RL。具体的电流波形见图5。开关管211在控制信号控制下导通，电源电压加到变压器41的初级、谐振电感24和电容232,由于谐振阻抗的存在，回路中的电流为谐振特性。开关管 211关断后，212再导通，电容232上的电压加到谐振电感24、变压器41的初 级上。从电流波形上看，t0时刻开关管211导通，此时电流从二极管221上流过， 到tl时电流反向从开关管211流过，到t2时刻完成谐振电感24和谐振电容25 的谐振，此时谐振电容25的电压等于次级电压折合到变压器初级的电压，t2时 刻后，变压器后的整流管导通，向次级传递能量。到t3时，开关管211硬关断， 谐振电感24中电流不会突变，此时电流就从二极管222中流过，电流波形为线 性下降。经过死区时间后，t4时刻开关管212导通，此时电流从二极管222中流 过，所以对于开关管212来说，是零电流和零电压导通。到t5时刻，电流反向， 从开关管212中流过，此后又到下一个周期。变压输出4，此部分完成电压的转换，在高压电源中为升压变压器，经过整 流滤波后，向负载输出。输出电压的极性根据实际需要，可以是正电源输出，也 可以是负电源输出，或者是浮动输出。控制电路3的功能主要是电压闭环，保证输出电压的稳定度。从输出电压上 取样和基准比较，控制芯片的振荡频率，在频率低时，输出最大。当输出电压升 高，取样电压升高，和基准比较后，控制芯片的输出频率升高，电源输出能力下 降；当电压降低时，取样降低，和基准比较后，控制芯片的输出频率降低，电源 输出能力增加。本技术可以工作在直流高压输出状态，电源按上面所说的控制输出电 压，保证电源的稳定度。当在充电电源使用时，电源为恒流充电，当充电电压到 设定值时，停止充电。如在一定时间内，电压没有充到设定值，则说明负载有问 题(或电源已经超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振变换器高压电源装置，包括谐振电路、其特征在于所述谐振电路采用并联谐振拓扑结构电路，谐振电容和变压器初级并联连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，傅斌，李海运，
申请(专利权)人：合肥雷科电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]