一种功率变换电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种功率变换电源电路，用于对负载进行供电，包括第一级电路和第二级电路。第一级电路为母线拓扑电路，第二级电路为LC串联谐振拓扑电路，其与第一级同步整流电路串联。本发明专利技术利用主变压器的次级漏感L与次级输出电容C串联谐振拓扑电路，实现MOS管ZVS开通和ZCS关断，去掉了次级体积庞大的功率电感，实现两级高效电源电路。本发明专利技术采用多种改进的LC串联谐振拓扑，通过与前一级电路进行串联，实现第二级电路的开环控制和50%占空比工作，效率更高。效率更高。效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种功率变换电源电路


[0001]本专利技术属于开关电源电路
，具体涉及一种功率变换电源电路。

技术介绍

[0002]现有的电源电路通常采用全桥整流电路、半桥整流电路、有源钳位正激电路等单级的拓扑电路方案。
[0003]图1显示了一种现有的采用全桥变换的电路和和次级输出带体积庞大的功率电感L的电源电路，其包括2个桥臂功率MOS管、隔直电容、变压器T组成初级功率回路，其包括2个桥臂功率MOS管、隔直电容、变压器T组成初级功率回路。变压器次级两绕组中抽作为输出的正端与输出滤波电容连接。变压器次级绕组另两端分别连接次级同步整流MOS管，然后连接输出滤波电感。滤波电感一端再经输出滤波电容滤波后输出。上述的同步整流MOS管，如果负载电流小，采用功率二极管D1、D2代替。上述电源电路中，次级的功率电感体积较大。并且，当输入母线存在较大的脉动电流时，根据负载大电流脉冲特性，折算到输入电流会存在很大的波动，需要利用输入滤波器对母线电流脉动进行抑制，但是由于负载脉动频率一般都是低频，所以滤波器体积会很大。并且，采用一级电源电路给后级的负载或负载组件供电，一旦有一个负载出现故障，会让整个电源系统掉电，导致整个系统都无法供电。此外，利用一级电源电路拓扑结构很难满足宽输入电压全范围高效率。
[0004]同样，采用半桥变换电路和有源钳位正激电路等单级硬开关电路，同样存在功率器件损耗较大，变压器T和电感L的体积较大的缺点。同时功率器件工作时，由于硬开关状态，其器件两端尖峰电压高，需要选取更高耐压的器件，进一步造成效率低下，产品发热严重，可靠性低。

技术实现思路

[0005]（一）要解决的技术问题本专利技术旨在解决现有的大功率电源电路中变压器、电感体积大，损耗高和抗掉电性能差的问题。
[0006]（二）技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出一种功率变换电源电路，用于对负载进行供电，包括：第一级电路，为母线拓扑电路；第二级电路，为LC谐振拓扑电路，其与第一级电路串联。
[0007]根据本专利技术的优先实施方式，所述第一级电路为BOOST电路、BUCK电路，或者BOOST或BUCK多相交错并联拓扑电路。
[0008]根据本专利技术的优先实施方式，所述第二级电路包括全桥变换电路、变压器（T）和LC谐振电路，所述全桥变换电路和LC谐振电路分别连接至变压器（T）的初级和次级。
[0009]根据本专利技术的优先实施方式，所述全桥变换电路包括四个主功率开关（Q3、Q4、Q5、
Q6）组成的两组上下桥臂功率开关电路和隔直电容（C1）。
[0010]根据本专利技术的优先实施方式，所述第二级电路包括半桥变换电路、变压器（T）和LC谐振电路，所述半桥变换电路和LC谐振电路分别连接至变压器（T）的初级和次级。
[0011]根据本专利技术的优先实施方式，所述半桥变换电路包括两个主功率开关（Q3、Q4）组成的上下功率开关桥臂电路、第一均压电容（C2）、第二均压电容（C3）和隔直电容（C1）。
[0012]根据本专利技术的优先实施方式，所述第二级电路包括有源箝位正激变换电路、变压器（T）和LC谐振电路，所述有源箝位正激变换电路和LC谐振电路分别连接至变压器的初级和次级。
[0013]根据本专利技术的优先实施方式，所述有源箝位正激变换电路包括主功率开关（Q7）、钳位功率开关（Q8）和钳位电容（C1），主功率开关（Q7）、钳位功率开关（Q8）依次串联，所述变压器（T）初级的输入正端连接至钳位电容（C1），输入负端连接至主功率开关（Q7）、钳位功率开关（Q8）之间的节点。
[0014]根据本专利技术的优先实施方式，其特征在于，所述LC谐振电路包括谐振电容器（C），所述谐振电容器（C）与所述变压器（T）的次级的漏感形成谐振。
[0015]根据本专利技术的优先实施方式，所述LC谐振电路还包括第一次级同步整流功率开关（Q1）、第二次级同步整流功率开关（Q2），所述第一次级同步整流功率开关（Q1）和第二次级同步整流功率开关（Q2）分别串联后分别连接至所述变压器次级的输出正端和输出负端，所述谐振电容器（C）一端连接至该第一次级同步整流功率开关（Q1），另一端连接至所述变压器（T）的中间抽头，且该中间抽头做为谐振电路的输出。
[0016]根据本专利技术的优先实施方式，所述LC谐振电路还包括第一次级同步整流功率开关（Q1）、第二次级同步整流功率开关（Q2），所述第一次级同步整流功率开关（Q1）和第二次级同步整流功率开关（Q2）并联后连接到所述变压器（T）的次级的输出负端，所述谐振电容器（C）的一端连接至所述变压器（T）的次级输出正端，另一端连接至并联的所述第一次级同步整流功率开关（Q1）和第二次级同步整流功率开关（Q2）。
[0017]根据本专利技术的优先实施方式，所述LC谐振电路还包括第一次级同步整流功率开关（Q1）、第二次级同步整流功率开关（Q2），所述第一次级同步整流功率开关（Q1）和第二次级同步整流功率开关（Q2）并联后连接到所述变压器（T）的次级的输出正端，所述谐振电容器（C）一端连接至所述变压器（T）的次级输出负端，另一端连接至并联的所述第一次级同步整流功率开关（Q1）和第二次级同步整流功率开关（Q2）。
[0018]（三）有益效果本专利技术采用改进的LC串联谐振拓扑电路，使得体积庞大的输出功率电感省略了。
[0019]本专利技术实现了变压器初级功率器件的ZVS开通和ZCS关断，变压器次级的功率器件实现ZCS关断。
[0020]本专利技术的次级输出根据负载输出的电流大小，可以并联更多功率器件和谐振电容。
[0021]本专利技术采用多种改进的LC串联谐振拓扑，通过与前一级电路进行串联，实现第二级电路的开环控制和50%占空比工作，效率更高。所述的两两级高效电源电路，可以提高电源输入电压范围，同时大幅减小输入滤波器的体积尺寸。
[0022]本专利技术采用多种改进的LC串联谐振拓扑，组成两级拓扑电路，实现两级高效电源
电路。
附图说明
[0023]图1显示了一种现有的采用全桥整流电路和LC谐振电路组合的电源电路。
[0024]图2是本专利技术的改进的LC谐振电路的一个实施例的电路结构图。
[0025]图3是本专利技术的改进的LC谐振电路的另一个实施例的电路结构图。
[0026]图4是本专利技术的改进的LC谐振电路的第三实施例的电路结构图。
[0027]图5A和图5B是本专利技术的第二级电路的第一实施例的电路结构图。
[0028]图6A和图6B是本专利技术的第二级电路的第二实施例的电路结构图。
[0029]图7A和图7B是本专利技术的第二级电路的第三实施例的电路结构图。
[0030]图8A、图8B和图9是本专利技术的两级电路的实施例的电路结构图，其中，图8A示出的第一级电路是BOOST电路，图8B示出的第一级电路是BUCK电路，图9示出了第二级电路是多个电路并列的情况。
[0031]图10是本专利技术的基于第二级电路中变压器原理性设计（以正激变压器为例）和匝比关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率变换电源电路，用于对负载进行供电，其特征在于，包括：第一级电路，为母线拓扑电路；第二级电路，为LC谐振拓扑电路，其与第一级电路串联。2.如权利要求1所述的基于两级功率变换的电源电路，其特征在于，所述第一级电路为BOOST电路、BUCK电路，或者BOOST或BUCK多相交错并联拓扑电路。3.如权利要求1所述的功率变换电源电路，其特征在于，所述第二级电路包括全桥变换电路、变压器（T）和LC谐振电路，所述全桥变换电路和LC谐振电路分别连接至变压器（T）的初级和次级。4.如权利要求3所述的功率变换电源电路，其特征在于，所述全桥变换电路包括四个主功率开关（Q3、Q4、Q5、Q6）组成的两组上下桥臂功率开关电路和隔直电容（C1）。5.如权利要求1所述的功率变换电源电路，其特征在于，所述第二级电路包括半桥变换电路、变压器（T）和LC谐振电路，所述半桥变换电路和LC谐振电路分别连接至变压器（T）的初级和次级。6.如权利要求5所述的功率变换电源电路，其特征在于，所述半桥变换电路包括两个主功率开关（Q3、Q4）组成的上下功率开关桥臂电路、第一均压电容（C2）、第二均压电容（C3）和隔直电容（C1）。7.如权利要求1所述的功率变换电源电路，其特征在于，所述第二级电路包括有源箝位正激变换电路、变压器（T）和LC谐振电路，所述有源箝位正激变换电路和LC谐振电路分别连接至变压器的初级和次级。8.如权利要求7所述的功率变换电源电路，其特征在于，所述有源箝位正激变换电路包括主功率开关（Q7）、钳位功率开关（Q8）和钳位电容（C1），主功率开关（Q7）、钳位功率开关（Q8）依次串联，所述变压器（T）初级的输入正端连接至钳位电容（C1），输入负端连接至主功率开关（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊琦，侯德逊，张家川，靳松，黄志杰，金铁峰，
申请(专利权)人：北京升宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：