开关电源制造技术

本实用新型专利技术为一种开关电源，尤其涉及一种可用于直流输入电压１０００Ｖ以上的开关电源，该开关电源包括至少两个晶体管、电容、电阻网络以及串联稳压管组件，至少两个晶体管之间以串联形式连接，该两个晶体管分别为第一晶体管和第二晶体管，该开关电源还包括电阻和二极管，电阻网络一端接输入正端，一端接串联稳压管组件，串联稳压管组件的另外一端接输入负端，电阻网络和串联稳压管组件的连接点经过电阻接到第一晶体管的栅（基）极，二极管的正端接外加电源，负端接电阻网络和串联稳压管组件的连接点。本实用新型专利技术的开关电源适用于高输入电压，即使在数千伏的高压下仍可安全可靠的工作。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种开关电源，尤其涉及一种可用于直流输入电压1000V以上的开关电源。
技术介绍
在一些特殊的应用场合，例如电力系统电能计量系统，其开关电源以交流380V作 为输入。某些电力信息采集装置的开关电源甚至要求可以在输入电压1000V以上的条件下工作。 对于小功率开关电源，反激变换器应用较为广泛。 反激变换器具有电路拓扑简单、输入输出电气隔离、电压升降范围宽、易于多路输 出等优点，是小功率开关电源的理想选择。 图l是一种单端反激变换器，其具有一个变压器l，初级匝数是nl，次级匝数是n2， 匝比n = nl/n2，变压器初级有一个晶体管3、漏感能量吸收网络2，次级有整流二极管4和 输出滤波电容5。当晶体管3开通时，变压器初级线圈存储能量，次级的整流二极管4截止， 输出能量由滤波电容5提供；当晶体管3关断后，次级整流二极管导通，储存在变压器线圈 中的能量向输出端传递。 图2和图3分别显示了单端反激变换器工作波形图以及tl至t2时刻的等效电路 图。如图2所示，当晶体管3在tl时刻关断，在t2时刻变压器1的初级电流和次级电流完 成换流。在换流过程中，如图3所示，变压器1的次级整流二极管4导通，变压器1的初级 的励磁电感20被次级折射过来的电压源nVo所钳位，变压器1的初级漏感19与晶体管3 的结电容22以及漏感能量吸收网络2中的电容21谐振，漏感19中的能量转移至结电容22 和吸收电容21，致使晶体管3承受的峰值电压为Vin+nVo+Vclamp。 在输入电压不是很高的需求下，通常采取单端反激变换器，但输入电压较高时并 不适用。如三相输入交流380V，经桥式整流后为峰值电压537V，晶体管上承受的峰值电压 将非常大，而目前市场上适合于这种高压的场效应管非常少，换言之，单端反激变换器在高 压要求下的应用很难实现。 为了解决这一问题，双管反激变换器得到了广泛的应用。图4是双管反激变换器 的原理图，双管反激变换器有一个变压器10，初级匝数是nl，次级匝数是n2，匝比n = nl/ n2，变压器初级有20个晶体管30和60，两个钳位二极管80和90，次级有整流二极管40和 输出滤波电容50。两个晶体管30和60同开同关，晶体管60位于变压器10上方，因此需 要驱动高端线路70。当晶体管30和60开通时，变压器初级线圈存储能量，次级的整流二 极管40截止，输出能量由滤波电容50提供；当晶体管30和60关断后，次级整流二极管40 导通，储存在变压器线圈中的能量向输出端传递。 图5与图6分别是双管反激变换器工作波形图及tl至t2时刻的等效电路图。 如图5所示，当晶体管30和60在tl时刻关断，在t2时刻变压器10的初级电流 和次级电流完成换流。在换流过程中，如图6所示，变压器10次级整流二极管40导通，变压器10初级的励磁电感200被次级折射过来的电压源nVo所钳位，变压器1初级漏感190 与晶体管30、60的结电容220、230谐振，漏感190中的能量转移至结电容220和230，但是 由于钳位二极管80和90构成的回路，晶体管30和60承受的峰值电压仅为Vin。 然而，双管反激变换器有三个缺点一是需要高端驱动线路，例如自举驱动线路或 驱动变压器，这将带来成本的上升；二是晶体管耐压需要满足输入峰值电压的要求，在输 入电压更高的应用场合双管反激变换器并不适用；三是双管激变换器的占空比不能大于 50 % ，输入输出范围小于传统的反激变换器。 1997年2月11日公告的美国专利US5602724提供了一种新的用于高压输入的反 激变换器。图7是US5602724的电路示意图，由图可知，该电路实际上是在传统单管反激变 换器的基础上演变而来。在传统反激变换器电路中增加晶体管6'、稳压管13'、电容12'、 电阻网络10'、串联稳压管组件11'。晶体管6'位于晶体管3'的上方，两者以串联形式连 接。晶体管6'、稳压管13'、电阻12'、电阻网络10'，串联稳压管组件11'组成源(射)极 跟随器的形式嵌入电路。晶体管3'和6'以串联方式实现高耐压，晶体管3'工作于高频开 关方式，晶体管4'的工作取决于电阻网络10'、晶体管6'的输入电容以及电容12'的参数。 驱动信号仅作用于低端的晶体管3'，工作原理如下当外部的驱动信号使晶体管3'饱和开 通，晶体管6'的源(射)极电位为晶体管3'的饱和压降，电容12'中存储的电荷提供给晶 体管6'的栅(基)极，使晶体管6'开通，稳压管13'防止晶体管6'的栅源(基射)极过 压失效。 —般而言，晶体管6'的等效输入电容典型值是800pF。设晶体管6'的输入电容 ciss = 800pF， Vz = 400V，稳压管13'的导通电压Vz13 = 15V，为保证电容12'存储的电 荷使晶体管6'的输入电容ciss充电至Vzl3，为了保持电路的高效率，电阻网络10'的阻值 很大，设1 = 1M ，则C的充电时间和高频变换器的晶体管关断时间远远小于这一时间，也 就是说，电容12'存储的电荷不足以使晶体管6'饱和开通，晶体管6'处于线性放大状态， 这将导致该电路的导通损耗过大。 晶体管3'关断时，晶体管3'的漏(集)极电位跟随于晶体管6'的栅(基)极电 压，也就是晶体管3'被钳位于Vz，晶体管3'承受的峰值电压为Vz。由于两个晶体管串联， 所以晶体管6'承受的峰值电压为Vin+nVo+Vclamp-Vz。 该电路的缺点是不能保证两只串联的晶体管在开通时都工作在饱和导通状态，导通损耗大，效率低，不适合应用于较大功率的高压输入电源。 本技术则提供一种新的开关电源用以改善或解决上述的问题。
技术实现思路
本实用要解决的技术问题在于提供一种适用于高压输入、可靠高效的开关电源。 本技术通过这样的技术方案解决上述的技术问题 —种开关电源，其包括至少两个晶体管、电容、电阻网络以及串联稳压管组件，至 少两个晶体管之间以串联形式连接，该两个晶体管分别为第一晶体管和第二晶体管，该开 关电源还包括电阻和二极管，电阻网络一端接输入正端，一端接串联稳压管组件，串联稳压 管组件的另外一端接输入负端，电阻网络和串联稳压管组件的连接点经过电阻接到第一晶 体管的栅极，二极管的正端接外加电源，负端接电阻网络和串联稳压管组件的连接点。 作为一种改进，串联稳压管组件为多个面接触型晶体二极管串连而成。 作为一种改进，该开关电源还包括正端接第一晶体管的源极，负端接第一晶体管的栅极的稳压管。 本技术另提供一种开关电源，其包括至少三个晶体管、电容、电阻网络以及串 联稳压管组件，至少三个晶体管之间以串联形式连接，该三个晶体管分别为第一晶体管、第 二晶体管、第三晶体管，该开关电源另还包括第一稳压管、第二稳压管、第一电阻、第一电阻 网络、第二电阻网络、第一串联稳压管组件、第二串联稳压管组件、第一二极管，第一电阻网 络一端接输入正端，一端接第一串联稳压管组件，第一串联稳压管组件的另外一端接输入 负端，第一电阻网络和第一串联稳压管组件的连接点经过第一电阻接到第一晶体管的栅 极，第一稳压管正端接第一晶体管的源极，负端接第一晶体管栅极，第一二极管的正端接外 加电源VCC，负端接第一电阻网络和第一串联稳压管组件的连接点。 作为一种改进，该开关电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源，其包括至少两个晶体管、电容、电阻网络以及串联稳压管组件，至少两个晶体管之间以串联形式连接，该两个晶体管分别为第一晶体管和第二晶体管，其特征在于：该开关电源还包括电阻和二极管，电阻网络一端接输入正端，一端接串联稳压管组件，串联稳压管组件的另外一端接输入负端，电阻网络和串联稳压管组件的连接点经过电阻接到第一晶体管的栅极，二极管的正端接外加电源，负端接电阻网络和串联稳压管组件的连接点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓陵泉，
申请(专利权)人：上海鹰泰德创电器电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]