串联反激开关电源制造技术

一种开关电源技术领域的串联反激开关电源，包括：电源电路、检测电路、控制电路和反激电路，检测电路产生两路电压检测信号并输出至控制电路的输入端，电源电路分别与控制电路、反激电路相连并输出一路工作电源，控制电路生成两路开启信号并输出至反激电路，反激电路包括高端和低端反激电路且输出并联，输出所需的直流电压。本发明专利技术实现高压直流-低压直流变换，适合高宽输入电压，同时具有结构简单、控制容易和成本低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种开关电源
的装置，具体是一种总压与分压同时受控 的串联反激开关电源。
技术介绍
高压变频调速、电力仪表检测、海底电缆等应用领域的电压等级高且变化范围宽， 使得这些领域采用的开关电源设计思路必须相应改变。对于一般的开关电源设计，其适应 的输入电压范围较小，不能满足这些特殊的工业应用场合。电力系统检测仪表电源的输入 电压范围为交流90 600V，海底电缆电源输入电压范围为交流1500 2000V，工业变频器 电源输入电压范围为交流140-800V。由于这些领域比较特殊，因此对其开关电源的研究与 设计比较少，随着应用的增加以及对其开关电源性能要求的增加，高宽输入电压的开关电 源研究已成为一个新的课题。主要追求的目标为采用新型开关器件和优化高频变压器设 计，具有较强的变压变频能力，以便支持更高宽的输入电压，维持较高的变换效率，获得体 积小、输出功率大于100W、多路隔离输出的优点，同时具有齐全的保护功能，如过压保护和 过流保护。经过对现有技术的检索发现中国专利申请号200710162358. 4，公开日2009-4-1，记载了一种宽输入电压范围的电源模块，该技术采用半控逆变器，低压时两个变 换器输出并联，高压时两个变换器输出串联，两个变换器输入串联均压。但是该技术不能解 决较高输入电压问题，也无法做到两级变化器输入电压之间均压，对参数的一致性要求过 高，只要一致性较差整个设备就无法工作，也没有明确给出有关的工作原理。综上，对高宽输入电压的开关电源现有技术的检索发现，都没有充分开发利用好 反激开关电源，输入电压范围尤其上限仍然较低，随输入电压而变压变频性能有限。反激开 关电源中的高频变压器磁设计是关键，输入电压过高或过低，开关变压器的设计难度加重， 影响变压器的磁路设计，同时由于效率过低和电压等级过高，功率MOSFET的选型非常难， 散热处理较差。高压大电流的功率MOSFET的可选产品较少，同样电流能力的功率M0SFET， 电压等级越高管压降越大，效率越低。输入电压波动范围越大，同时兼顾高低压，还要达到 优化设计，没有理论支持。电压过高，占空比过小，磁芯损耗越大。电压过低，占空比过大， 导通损耗越大。因此需要一种低压输入的开关电源，使得整个开关电源的设计与现有成熟 和优化的开关电源设计相同。但是对于高宽输入电压而言，单级反激开关电源不能够承受， 根据输入电压等级，需要两级或多级反激开关电源。如何设计一种结构简单、功能全面、适 合高宽输入电压的开关电源，已成为本领域技术人员需要解决的问题。“串联反激开关电 源”的设计方案就是其中一种合理考虑，而且主要是面向更高更宽的输入电压范围，即直流 电压500V下限电压-1400V上限电压，变比为1 2. 8，而且通过对总输入电压监控，可以实 现输入电压的过压与欠压保护。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种串联反激开关电源，实现高压直 流-低压直流变换，适合高宽输入电压，同时具有结构简单、控制容易和成本低廉的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括电源电路、检测电路、控制电路 和反激电路，其中检测电路产生两路电压检测信号并输出至控制电路的输入端，电源电路 分别与控制电路、反激电路相连并输出一路工作电源，控制电路生成两路开启信号并输出 至反激电路，反激电路包括高端和低端反激电路且输出并联，输出所需的直流电压。所述的电源电路由一个分压电路和一个与之并联的整流电路组成，其中分压电 路由四个串联电阻组成，整流电路为半波整流电路。所述的半波整流电路由一个二极管、一个电解电容、一个交流电容和一个稳压二 极管组成，其中二极管的阳极连接绕组的一端，其阴极与电解电容的正极、交流电容的一 端和稳压二极管的阴极相连，绕组的另一端与电解电容的负极、交流电容的另一端和稳压 二极管的阳极相连。所述的检测电路由第一检测电路和第二检测电路组成，其中第一检测电路由两 组串联且分别配有均压电容和均压电阻的电解电容组成，串联后的该电解电容的两端分别 与输入电压正极和输入电压负极相连，第二检测电路由四个串联电阻和一个稳压二极管组 成，串联后的两端分别与输入电压正极和输入电压负极相连。所述的第一检测电路和第二检测电路上均分别设有一个稳压二极管，该稳压二极管 的阳极均与输入电压的负极相连，其阴极均与靠近输入电压负极的两个电阻的公共端相连。经过第一检测电路的电阻分压和稳压产生对应低端反激电路输入电压的检测信号。经过第二检测电路的电阻分压和稳压产生对应总输入电压的检测信号。所述的控制电路由总开启电路、减法电路、低端分开启电路、高端分开启电路、低 端光耦隔离电路和高端光耦隔离电路组成，其中总开启电路产生总开启信号分别与低端 和高端光耦隔离电路相连，减法电路产生对应高端反激电路的电压信号与高端分开启电路 相连，低端分开启电路产生控制低端反激电路的开启信号并与低端光耦隔离电路相连，高 端分开启电路产生控制高端反激电路的开启信号并与高端光耦隔离电路相连，低端光耦隔 离电路与低端反激电路相连，高端光耦隔离电路与高端反激电路相连。所述的总开启电路由窗口比较电路和反相电路组成，其中窗口比较电路由分压 支路、运算放大器电路和反相电路组成。所述的分压支路由三个串联电阻组成且由中间电阻输出电压与运算放大器电路 相连。所述的运算放大器电路由两个运算放大器和两个二极管组成且二极管共阴极连 接后与反相电路连接。所述的反相电路连接由两个电阻和一个晶体管构成的反相电路，其输出与低端和 高端光耦隔离电路相连。所述的减法电路由两个跟随电路与一个相减电路组成，其中，第一跟随器其输入 端连接第一检测电路，其输出端与减法电路相连，第二跟随器其输入端与第二检测电路相 连，其输出端与减法电路和窗口比较电路相连，减法电路与低端和高端分开启电路相连。所述的第一跟随器和第二跟随器均为运算放大器。所述的相减电路由四个电阻和一个运算放大器组成。所述的高端分开启电路和低端分开启电路均为滞环比较电路，该滞环比较电路由 四个电阻、三个二极管和一个运算放大器组成。所述的高端光耦隔离电路和低端光耦隔离电路均由一个光耦、一个晶体管和三个 电阻组成，其中光耦和一个电阻构成隔离信号传递电路，晶体管和两个电阻构成光耦控制 电路。所述的反激电路由高端反激电路、低端反激电路和滤波电路构成，高端反激电路 与低端反激电路的输出均与整流滤波电路相连。所述的第一反激电路为典型的单端反激开关电源，具有输出电源用次级绕组和工 作电源用的辅助绕组。所述的第二反激电路为典型的单端反激开关电源，具有输出电源用次级绕组和工 作电源用的辅助绕组。所述的滤波电路为半波整流滤波电流由于两个二极管、一个电解电容和一个电阻 假负载组成。本专利技术根据串联均压原理，将整个高宽输入直流电压分解为两级串联的低宽输入 直流电压，分别为串联的两个反激电源供电，因此每级开关电源的均为低压类型，技术成 熟，设计简单，选型灵活，效率得以提升。当整个电压处于设计范围时，开放反激式开关电 源。高端与低端反激电路，即反激式开关电源的最终开启还要决定于各自供电电压的大小， 只要电压足够高就启动工作，否则处于待机充电状态。为了防止反复振荡，每级反激电路设 置了滞环电路。如果每级反激式开关电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种串联反激开关电源，其特征在于，包括：电源电路、检测电路、控制电路和反激电路，其中：检测电路产生两路电压检测信号并输出至控制电路的输入端，电源电路分别与控制电路、反激电路相连并输出一路工作电源，控制电路生成两路开启信号并输出至反激电路，反激电路包括高端和低端反激电路且输出并联，输出所需的直流电压；所述的检测电路由第一检测电路和第二检测电路组成，其中：第一检测电路由两组串联且分别配有均压电容和均压电阻的电解电容组成，串联后的该电解电容的两端分别与输入电压正极和输入电压负极相连，第二检测电路由四个串联电阻和一个稳压二极管组成，串联后的两端分别与输入电压正极和输入电压负极相连；所述的控制电路由总开启电路、减法电路、低端分开启电路、高端分开启电路、低端光耦隔离电路和高端光耦隔离电路组成，其中：总开启电路产生总开启信号分别与低端和高端光耦隔离电路相连，减法电路产生对应高端反激电路的电压信号与高端分开启电路相连，低端分开启电路产生控制低端反激电路的开启信号并与低端光耦隔离电路相连，高端分开启电路产生控制高端反激电路的开启信号并与高端光耦隔离电路相连，低端光耦隔离电路与低端反激电路相连，高端光耦隔离电路与高端反激电路相连；所述的反激电路由高端反激电路、低端反激电路和滤波电路构成，高端反激电路与低端反激电路的输出均与整流滤波电路相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨喜军，蒋婷，王虎，曹中圣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31