宽电压输入高性能升压电路制造技术

本申请公开了一种宽电压输入高性能升压电路，该电路包括：电池、电压变化模块、升压电路模块、逻辑控制模块；所述电压与所述电压变化模块连接；所述电压变化模块向所述升压电路模块供电；所述逻辑控制模块通过PWM信号控制所述升压电路升压；所述升压电路由电压控制模块供电以及所述逻辑控制模块提供信号产生高压输出。本申请通过电压变换模块，将热电池不稳定的电压输出变换为稳定的电压，并通过逻辑控制模块控制升压电路的输出电压值，满足了升压电路在输入电压具有较大波动场景下输出稳定的需求，解决了现有技术中引入高次谐波以及工作效率受限的技术问题。工作效率受限的技术问题。工作效率受限的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
宽电压输入高性能升压电路


[0001]本申请涉及电子电力
，尤其涉及一种宽电压输入高性能升压电路。

技术介绍

[0002]目前，高压变换电路普遍采用反激高压变换方式生成高压，参见图1为本申请实施例所提供的一种现有技术的反激高压变换电路拓扑结构示意图。在图1中，反激高压变换电路采用控制芯片来控制变压器的工作，如通过控制芯片控制变压器中原边励磁时工作在电感状态，副边线圈不输出电压；而原边关断时工作在线性变压器状态，在副边线圈输出高压，这种电路的优点在于元器件数量少，结构简单，电路易于实现，但这种工作方式带来如下几个问题：（1）、仅在原边关断时才能为高压储能电容充电，工作效率受限，为获得较高的充电速度，必须增大励磁电流，对电池的供电电流要求高，同时为防止变压器磁芯饱和，又需要对励磁时间进行严格控制，因此原边的励磁电流是短促的高频脉冲大电流，对电池系统造成显著的冲击，并引入明显的高次谐波。
[0003]（2）、反激高压变换电路中变压器的副边线圈在原边关断时才输出脉冲高压，高次谐波成分多，由于此时变压器工作在线性状态，原边按变压器变比耦合感应电压，高次谐波由此被引入原边，对系统电池造成污染。
[0004]（3）、当高压储能电容的电压较高时，原边感应电压也将达到较高的幅值，从而对原边线圈驱动器件造成较高的反向电压，高达近百伏，易造成器件击穿。
[0005]（4）、反激高压变换电路中变压器的磁芯的磁通量在原边关断时发生突变，较高的截止速度将在源边线圈激发较高的瞬时反向电动势，幅值可达数十伏。
[0006]因此，现有技术中反激高压变换电路虽然具有电路简单的优势，但其工作模式带来了显著的瞬时电流和高次谐波，元器件承受的电应力大。通过完备的滤波、保护电路，可以对上述问题进行改善，但在电池容量有限、电路结构紧凑、不能增加复杂辅助电路的应用场合下，易造成电池电压波动，加剧系统电磁干扰，损伤器件等。

技术实现思路

[0007]本申请解决的技术问题是：针对现有技术中引入高次谐波、工作效率受限以及热电池提供的电压不稳定。本申请提供了一种宽电压输入高性能升压电路，本申请实施例所提供的方案中，电池的电压只要在一定范围内波动，不管变压器的原边线圈励磁或者关断，变压器的副边线圈均能产生感应电压，使得变压器由半周期脉冲模式调整为全周期准正弦工作模式，其中，所述全周期准正弦工作模式是指在所述PWM信号一个周期内所述变压器输出的感应电压信号为近似正弦信号。由于副边线圈输出电压信号呈现为近似正弦波的形态，使得高次谐波成分将显著减少。
[0008]一方面，本申请实例提供一种宽电压输入高性能升压电路，其特征在于，包括：电池、电压变化模块、升压电路模块、逻辑控制模块；所述电压与所述电压变化模块连接；所述
电压变化模块向所述升压电路模块供电；所述逻辑控制模块通过PWM信号控制所述升压电路升压；所述升压电路由电压控制模块供电以及所述逻辑控制模块提供信号产生高压输出。
[0009]可选地，所述电池的供电电压为18~36V；可选地，所述电压变化模块包括：第一接线端子、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一稳压芯片；所述第一接线端子与所述电池连接，用于接收所述电池输出的电池电压； 所述第一接线端子的第一端分别与所述第一电容、第二电容、第一稳压芯片连接； 所述第一接线端子的第二端分别与所述第一电容、第二电容、第一稳压芯片连接； 所述第三电容、第四电容的第一端与所述第一稳压芯片连接； 所述第三电容、第四电容的第二端接地。
[0010]可选地，所述第一稳压芯片为WRB2412S芯片，用于将18~36伏电压输入转换为24伏电压输出。
[0011]可选地，所述升压电路模块包括：第二接线端子、变压器、三级管、MOSFET管电路、吸收电路以及输出电路；其中，所述第二接线端子分别与所述变压器的原边线圈两端连接；所述吸收电路与所述原边线圈并联；所述三级管与所述电池并联，其中，集极与电池正极连接，射极与电池负极来接，基极与外部控制芯片连接；所述MOSFET管电路包括MOSFET管以及与所述MOSFET管并联的第一二极管和第五电容，所述MOSFET管的漏极与所述原边线圈的一端连接，源极与所述三极管的射极连接，栅极与所述三极管的集极连接；所述输出电路与所述变压器的副边线圈并联，用于根据所述副边线圈的感应电压进行升压并输出；其中，通过外部控制芯片向所述三极管输入脉冲宽度调制PWM信号，当PWM信号为高电平时，所述三极管导通进入饱和状态，所述MOSFET管不导通，所述副边线圈中一端电压升高输出第一感应电压；当PWM信号为低电平，所述三极管截止，所述MOSFET管导体并产生励磁电流，所述变压器工作，所述副边线圈输出第二感应电压。
[0012]可选地，所述输出电路包括第二二极管、第三二极管、第六电容和第七电容，所述第二二极管与所述变压器的副边线圈并联，所述第三二极管与所述第七电容串联之后与所述第二二极管并联，所述第六电容一端与所述副边线圈连接，另一端与所述第二二极管的阴极连接；其中，当PWM信号为高电平时，第二二极管导通，电流通过第二二极管为所述第六电容充电；当PWM信号为低电平，所述三极管截止，所述MOSFET管导体并产生励磁电流，所述变压器工作所述第三二极管导通，电流通过第六电容和第三二极管为所述第七电容充电。
[0013]可选地，所述吸收电路，包括：第八电容和电阻，其中，所述第八电容和所述电阻串联；其中，当PWM信号为高电平时，所述三极管导通进入饱和状态，所述MOSFET管不导通，所述原边线圈没有励磁电流，其导通时所积累的磁通量被所述吸收电路所吸收。
[0014]可选地，其特征在于，所述变压器工作于全周期准正弦工作模式，其中，所述全周期准正弦工作模式是指在所述PWM信号一个周期内所述变压器输出的感应电压信号为近似正弦信号。
[0015]可选地，其特征在于，在所述PWM信号一个周期内，所述第七电容充电之后的电压为所述第一感应电压和所述第二感应电压之和。
[0016]可选地，其特征在于，所述MOSFET管与所述三极管连接，通过所述三极管导通所生成的信号来驱动所述MOSFET管，以使得所述MOSFET管通过低速驱动方式驱动。
[0017]与现有技术相比，本申请实施例所提供的方案至少具有如下有益效果：1、本申请实施例所提供的方案中，不管变压器的原边线圈励磁或者关断，变压器的副边线圈均能产生感应电压，使得变压器由半周期脉冲模式调整为全周期准正弦工作模式，其中，所述全周期准正弦工作模式是指在所述PWM信号一个周期内所述变压器输出的感应电压信号为近似正弦信号。由于副边线圈输出电压信号呈现为近似正弦波的形态，使得高次谐波成分将显著减少。
[0018]2、在本申请实施例所提供的方案中，当在高电平时，可以通过副边线圈产生的第一感应电压对第六电容进行充电，当在低电平时，可通过副边线圈产生的第二感应电压和第六电容同时对第七电容进行充电。即该电路利用二极管的整流和导引作用，将高电平和低电平时生成的感应电压分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽电压输入高性能升压电路，其特征在于，包括：电池、电压变化模块、升压电路模块、逻辑控制模块；所述电压与所述电压变化模块连接；所述电压变化模块向所述升压电路模块供电；所述逻辑控制模块通过PWM信号控制所述升压电路升压；所述升压电路由电压控制模块供电以及所述逻辑控制模块提供信号产生高压输出。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池的供电电压为18~36V。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压变化模块包括：第一接线端子、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一稳压芯片；所述第一接线端子与所述电池连接，用于接收所述电池输出的电池电压；所述第一接线端子的第一端分别与所述第一电容、第二电容、第一稳压芯片连接；所述第一接线端子的第二端分别与所述第一电容、第二电容、第一稳压芯片连接；所述第三电容、第四电容的第一端与所述第一稳压芯片连接；所述第三电容、第四电容的第二端接地。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一稳压芯片为WRB2412S芯片，用于将18~36伏电压输入转换为24伏电压输出。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述升压电路模块包括：第二接线端子、变压器、三级管、MOSFET管电路、吸收电路以及输出电路；其中，所述第二接线端子分别与所述变压器的原边线圈两端连接；所述吸收电路与所述原边线圈并联；所述三级管与所述电池并联，其中，集极与电池正极连接，射极与电池负极来接，基极与外部控制芯片连接；所述MOSFET管电路包括MOSFET管以及与所述MOSFET管并联的第一二极管和第五电容，所述MOSFET管的漏极与所述原边线圈的一端连接，源极与所述三极管的射极连接，栅极与所述三极管的集极连接；所述输出电路与所述变压器的副边线圈并联，用于根据所述副边线圈的感应电压进行升压并输出；其中，通过外部控制芯片向所述三极管输入脉冲宽度调制PW...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚斌，姜冕，袁帅，刘扬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：