CN102195488B - 串联反激开关电源 - Google Patents
串联反激开关电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102195488B CN102195488B CN 201110129566 CN201110129566A CN102195488B CN 102195488 B CN102195488 B CN 102195488B CN 201110129566 CN201110129566 CN 201110129566 CN 201110129566 A CN201110129566 A CN 201110129566A CN 102195488 B CN102195488 B CN 102195488B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- reversed excitation
- resistance
- series connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
一种开关电源技术领域的串联反激开关电源，包括：检测模块、电源模块、控制模块和反激模块，检测模块产生反激模块输入电压的检测信号以及总电压的检测信号，电源模块产生控制模块的工作电源，控制模块产生反激模块的控制信号。本发明实现高压直流～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。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种开关电源技术领域的装置，具体是一种独立运行的串联反激开关电源。
背景技术
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***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。
经过对高宽输入电压的开关电源现有技术的检索，发现主要有以下文献，它们的主要技术特征如下：
[1]实用新型专利.具有宽输入电压范围的开关电源.专利号：02271250.X.授权公告日：2003年5月21日.具有电压补偿功能，次级绕组增加线性稳压器，交流输入电压30-550V，无输出电压反馈。
[2]实用新型专利.一种用于宽输入电压范围的开关电源电路.专利号：200920060249.6，授权公告日：2010.3.3.具有两级反激级联电路，可以减低占空比的变化范围；
[3]实用新型专利.一种宽输入电压范围的电源模块.申请号：200710162358.4，公开日：2009.4.1.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；
[4]Marty Brown.Very wide input voltage range，off～line flyback switching power supply.On Semiconductor AN1327/D.www.onsemi.com.利用压控振荡器的控制，实现高宽输入电压。当输入电压变化时，变压器反馈绕组的电压相应变化，改变振荡频率。直流输入电压120-854V。
[5]US5621629.Switching power supply for use in an electronic energy meter having a widerange of input voltages.交流输入电压96-528V，开关电源前采用两级线性稳压来钳位
综合以上，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MOSFET，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。“独立运行的串联反激开关电源”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。
发明内容
本发明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。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：检测模块、电源模块、控制模块和反激模块，其中：检测模块产生反激模块输入电压的检测信号以及总电压的检测信号，电源模块产生控制模块的工作电源，控制模块产生反激模块的控制信号。
所述的反激模块由串联的第一反激开关电源和第二反激开关电源组成，该反激开关电源的输入端分别接收低宽电压，输出端并联输出低压电源，如±24V、±15V、±12V、±5V与±3.3V等。
所述的检测模块包括：第一检测电路和第二检测电路，其中：第一检测电路由两个串联的电解电容和各自并联的两个均压电容和四个均压电阻以及第一个稳压二极管组成，第二检测电路由四个串联的电阻以及第二个稳压二极管组成，该检测电路：经过电阻分压和稳压作用，可以从第一个稳压二极管的阴极输出对应第二反激电路的输入直流电压，可以从第二个稳压二极管的阴极输出对应整个输入直流电压。
所述的电源模块包括：分压电路和整流电路，其中：分压电路由四个串联的电阻组成，整流电路由两个二极管、一个电解电容和一个稳压二极管组成，该电源电路：经过电阻分压和稳压作用，产生控制电路需要的最初工作电源，例如+15V，任一反激电路工作后，双并联的半波整流电路产生控制电路需要的后续工作电源。
所述的控制模块包括：两个电压跟随器、一个减法器与***电阻电路、第一比较器、第二比较器、一个光电耦合器以及***电阻电路，其中：第一个电压跟随器传递第二反激电路输入电压的检测信号，第二个电压跟随器传递整个输入直流电压的检测信号，减法器产生第一反激电路输入电压的检测信号，经过与基准门限电压滞环比较后，第一比较器产生第一反激电路的开启信号，第二比较器产生第二反激电路的开启信号，光电耦合器隔离传递第一反激电路的开启信号。
所述的反激模块包括：第一反激电路、第二反激电路和输出并联电路，其中：第一反激电路为常规或采用变压变频技术的单端反激开关电源，第二反激电路为常规或采用变压变频技术的单端反激开关电源，输出并联电路由两个整流二极管、一个电解电容和一个电阻假负载组成，其中：第一反激电路与第二反激电路输入电压串联且各自输入低宽的直流电压，输出并联电路的输入端分别与第一反激电路和第二反激电路的输出相连，在各自开启信号的控制下启动或停止。
本发明根据串联均压原理，将整个输入的高宽输入直流电压分解为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。如果每级开关电源采用变压变频技术，可以进一步改进高频变压器和功率器件的设计。串联反激电源方案可以扩展到更多级数，适用更高的输入电压等级。克服直接高宽输入电压的单级反激开关电源的各种不足，适合更高宽输入电压～低压电源输出、功率150W以下的各种应用场合，具有设计构思新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、成本低等优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本实施例包括：检测模块1、电源模块2、控制模块3和反激模块4，其中：检测模块1产生反映反激模块4输入电压以及总电压的检测信号，电源模块2产生控制模块3所需工作电源，控制模块3产生反激模块4的开启控制信号，反激模块4产生低压输出电源。
所述的检测模块1包括：第一检测电路E1、E2、C1、C2、R1、R1、R3、R4和第二检测电路R5、R6、R7、R8、ZD2，其中：第一检测电路由两个串联的电解电容E1、E2和各自并联的两个均压电容C1、C2和四个均压电阻R1与R1、R3与R4以及第一个稳压二极管ZD1组成，第二检测电路由四个串联的电阻R5、R6、R7、R8以及第二个稳压二极管ZD2组成。
所述的电源模块2包括：分压电路R9、R10、R11、R12和整流电路D3、D4、E4、ZD3，其中：分压电路由四个串联的电阻R9、R10、R11、R12组成，整流电路由两个二极管D3、D4、一个电解电容E4和一个稳压二极管ZD3组成。
所述的控制模块3包括：第一电压跟随器A1、第二电压跟随器A2、一个减法器A3与***电阻R13、R14、R15、R16、第一比较器A4与***电阻R17、R18、R19、R20、R21、第二比较器A5与***电阻R22、R23、R24、一个光电耦合器以及***电阻电路OP1、R25。
所述的反激模块4包括：第一反激电路SMPS1、第二反激电路SMPS2和输出并联电路D1、D2、E3、R26，其中：第一反激电路SMPS1为常规或采用变压变频技术的单端反激开关电源，第二反激电路SMPS2为常规或采用变压变频技术的单端反激开关电源，输出并联电路由两个整流二极管D1、D2、一个电解电容E3和一个电阻假负载R26组成，该输出并联电路将第一反激电路SMPS1、第二反激电路SMPS2的输出并联。
本实施例的参数为：输入直流上限电压1400V，输出直流电压为单路如+15V等，额定总功率为100W。
900V电压等级的器件：
电阻R1、R3、R5、R7：330kΩ，2W，插件；
电阻R2、R4、R6、R8：2.2kΩ，1W，插件；
电阻R9、R10、R11：150kΩ，2W，插件；
电阻R12：20kΩ，2W，插件；
电解电容E1、E2：750V，220μF，插件，每个电容可以再由多个电容串联，以便提高耐压能力；
开关电源SMPS1、SMPS2：900V电压等级；
稳压二极管ZD1、ZD2：5V，1A；
稳压二极管ZD3：15V，1A；
反向快速二极管D1、D2：700V，6A；
反向快速二极管D3、D4：700V，2A；
电解电容E3、E3：50V，220μF，插件；
电阻R26：100Ω，2W，插件；
控制电压等级的器件：
运放A1、A2、A3：轨对轨运放，如TLC2272；
运放A4、A5：施密特触发器，74LS14；
电阻R13、R15：5.1kΩ，1/4W；
电阻R14、R16：5.1kΩ，1/4W；
电阻R17：5.1kΩ，1/4W；
电阻R18：5.1kΩ，1/4W；
电阻R19、R20、R22、R23：5.1kΩ，1/4W；
电阻R21、R24：5.1kΩ，1/4W；
电阻R25：5.1kΩ，1/4W。
本实施例中所述的检测电路1、电源电路2、控制电路3和反激电路4组成独立运行的串联反激开关电源，其作用是通过对高宽输入直流电压进行均压得到串联的低宽直流电压，分别为串联的反激开关电源供电，个要电压高于阈值，在控制电路控制下，反激开关电源即启动，开关电源为控制电路提供工作电源，反激开关电源的输出并联，不仅使得后级反激变换器的设计与成熟的传统单端反激电源设计一致，简化高频变压器和开关电路的设计，而且可以很好地解决输入直流电压均压问题，增强供电的可靠性。
本实施例中：直流输入电压高宽范围，例如上限电压1400V，下限电压500V。输出低压直流电压，如±24V、±15V、±12V、±5、±3.3V等。检测电路、反激电源部分的器件选择900V电压等级，控制电路、电源电路部分器件电压等级选择控制低压等级。
Claims (5)
1. 一种串联反激开关电源，包括：检测模块、电源模块、控制模块和反激模块，其中：检测模块产生反激模块输入电压的检测信号以及总电压的检测信号，电源模块产生控制模块的工作电源，控制模块产生反激模块的控制信号；其特征在于：
所述的检测模块包括：第一检测电路和第二检测电路；
所述的电源模块包括：分压电路和整流电路；
所述的反激模块包括：输出并联电路、串联的第一反激电路和第二反激电路；
所述的控制模块包括：两个电压跟随器、一个减法器与***电阻电路、第一比较器、第二比较器、一个光电耦合器以及***电阻电路，其中：第一个电压跟随器传递第二反激电路输入电压的检测信号，第二个电压跟随器传递整个输入直流电压的检测信号，减法器产生第一反激电路输入电压的检测信号，经过与基准门限电压滞环比较后，第一比较器产生第一反激电路的开启信号，第二比较器产生第二反激电路的开启信号，光电耦合器隔离传递第一反激电路的开启信号；
所述的分压电路由四个串联的电阻组成，整流电路由两个二极管D3、D4、一个电解电容E4和一个稳压二极管ZD3组成，其中：二极管D3、D4的正极分别与第一、第二反激电路的初级绕组相连且两个二极管的负极与电解电容E4的正极以及稳压二极管ZD3的负极相连，电解电容E4的负极与稳压二极管ZD3的正极相连并接地。
2. 根据权利要求1所述的串联反激开关电源，其特征是，所述的反激开关电源的输入端分别接收低宽电压，输出端并联输出低压电源。
3.根据权利要求1所述的串联反激开关电源，其特征是，所述的第一检测电路由两个串联的电解电容E1、E2和各自并联的两个均压电容C1、C2和四个均压电阻R1、R1、R3、R4以及第一个稳压二极管ZD1组成，第二检测电路由四个串联的电阻R5、R6、R7、R8以及第二个稳压二极管ZD2组成，其中：电解电容E1、均压电容C1以及串联的电阻R1和R2并联、电解电容E2、均压电容C2以及串联的电阻R3和R4并联，稳压二极管ZD1与电阻R4并联且正极接地，稳压二极管ZD2与电阻R8并联且正极接地。
4.根据权利要求1所述的串联反激开关电源，其特征是，所述的第一反激电路为常规或采用变压变频技术的单端反激开关电源，第二反激电路为常规或采用变压变频技术的单端反激开关电源。
5.根据权利要求1所述的串联反激开关电源，其特征是，所述的输出并联电路由两个整流二极管D1、D2、一个电解电容E3和一个电阻假负载R26组成，其中：整流二极管D1、D2的正极分别与两个输出端相连，两个负极与电解电容E3的正极以及电阻假负载R26的一端相连，电解电容E3的负极与电阻假负载R26的另一端相连；
第一反激电路与第二反激电路输入电压串联且各自输入低宽的直流电压，输出并联电路的输入端分别与第一反激电路和第二反激电路的输出相连，在各自开启信号的控制下启动或停止。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110129566 CN102195488B (zh) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | 串联反激开关电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110129566 CN102195488B (zh) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | 串联反激开关电源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102195488A CN102195488A (zh) | 2011-09-21 |
| CN102195488B true CN102195488B (zh) | 2013-08-21 |
Family
ID=44603022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110129566 Expired - Fee Related CN102195488B (zh) | 2011-05-18 | 2011-05-18 | 串联反激开关电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102195488B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8947894B2 (en) * | 2013-04-05 | 2015-02-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Switched mode power supply including a flyback converter with primary side control |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2035934U (zh) * | 1988-07-30 | 1989-04-12 | 湘潭市大光明电子设备厂 | 通用型集成电路直流变换器 |
| US6181576B1 (en) * | 1999-04-09 | 2001-01-30 | Sansha Electric Manufacturing Company Limited | Power supply apparatus for arc-utilizing apparatuses |
| CN101399499A (zh) * | 2007-09-26 | 2009-04-01 | 力博特公司 | 一种宽输入电压范围的电源模块 |
| CN102142778A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-03 | 上海交通大学 | 串联反激开关电源 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3390602B2 (ja) * | 1996-06-14 | 2003-03-24 | 三菱電機株式会社 | Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置 |
-
2011
- 2011-05-18 CN CN 201110129566 patent/CN102195488B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2035934U (zh) * | 1988-07-30 | 1989-04-12 | 湘潭市大光明电子设备厂 | 通用型集成电路直流变换器 |
| US6181576B1 (en) * | 1999-04-09 | 2001-01-30 | Sansha Electric Manufacturing Company Limited | Power supply apparatus for arc-utilizing apparatuses |
| CN101399499A (zh) * | 2007-09-26 | 2009-04-01 | 力博特公司 | 一种宽输入电压范围的电源模块 |
| CN102142778A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-08-03 | 上海交通大学 | 串联反激开关电源 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP特开平10-4680A 1998.01.06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102195488A (zh) | 2011-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101702578A (zh) | 耦合电感实现正反激隔离式升压型变换器及应用 | |
| CN102185493B (zh) | 高频交流侧串联实现紧调整输出的组合变流器 | |
| CN105245113B (zh) | 一种抗直通软开关推挽llc谐振变换器 | |
| KR101314903B1 (ko) | 양방향 직류-직류 컨버터 | |
| CN101702854A (zh) | 一种适用于多路led恒流驱动的电路 | |
| CN105207483A (zh) | Llc谐振式电源转换器 | |
| CN102497108A (zh) | Llc谐振型推挽正激变换拓扑 | |
| CN109889048A (zh) | 一种隔离双向dc-dc变换器 | |
| CN101534056A (zh) | 一种输出可调的变结构直流开关电源 | |
| CN103973138A (zh) | 动态变频电源转换*** | |
| CN103441683A (zh) | 一种有源嵌位正激电源电路 | |
| CN102969898A (zh) | 低压宽输入三电平全桥变换器及其控制方法 | |
| CN102348307B (zh) | 一种led路灯及其驱动电源电路 | |
| CN102201750B (zh) | 一种电源*** | |
| CN203466729U (zh) | 一种多电平llc变换器 | |
| CN102142778B (zh) | 串联反激开关电源 | |
| CN112367748B (zh) | 浮动式升降压pfc电路和led驱动电源 | |
| CN103036430B (zh) | 一种低纹波双向软开关dc－dc电路 | |
| CN102195488B (zh) | 串联反激开关电源 | |
| CN102185472B (zh) | 间接高宽输入电压的开关电源 | |
| CN103762839A (zh) | 一种磁耦合型单相高增益无桥功率因数校正电路 | |
| CN102130597B (zh) | 单级高宽输入电压的开关电源 | |
| CN205584027U (zh) | 高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构 | |
| CN204906192U (zh) | 一种宽范围全闭环高效推挽升压模块 | |
| CN103337971A (zh) | 一种用于电动车充电器控制器的电源模块电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130821 Termination date: 20160518 |