CN114285288A - 稳压供电模块以及宽输出电压范围电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供宽输出电压范围电路，包括第一电容、第一开关、第二开关、第二电容、第三开关、第四开关、第三电容和变压器，所述第三开关和第四开关串联，所述变压器的原边绕组与第三电容串联后与第三开关或第四开关并联，所述变压器的副边绕组并联负载，所述第二开关与所述第二电容串联后与所述第一开关并联，所述第一电容和所述第一开关串联支路的两端与所述变压器的辅助绕组并联。所述副边绕组的输出电压在很宽的范围内变化，辅助绕组的经过稳压供电模块的电压和输入电压以及辅助绕组和原边绕组的匝比相关，和输出电压无关。保证输出电压变化时，辅助绕组的输出电压不变，能够提供稳定的辅助电压。
Description
技术领域
本发明属于电能变换技术领域，具体涉及宽输出电压范围电路。
背景技术
不对称半桥反激电路的辅助电路供电的取电一般都主电路的变压器里面增加辅助绕组，辅助绕组整流后的辅助电压Vcc和输出电压Vo成比例，所以当输出电压Vo范围比较宽的时候，辅助电压Vcc的电压范围也同样变得比较宽，芯片的工作电压Vdd有欠压保护的限制，辅助绕组的匝数的设计要保证，输出电压Vo最低时，辅助电压Vcc的电压需要大于芯片的工作电压Vdd的最低值，同时输出电压Vo最高时，辅助供电Vcc的电压大于芯片的工作电压Vdd的最大值。所以需要对辅助绕组的供电Vcc进行一定的处理后才能给原边芯片供电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳压供电模块，用以解决输出电压变化时，所述稳压供电模块的输出电压能够稳定。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供于本发明的实施例中，稳压供电模块，包括第一电容、第一开关、第二开关和第二电容，所述第一电容和所述第一开关串联，所述第二开关与所述第二电容串联后与所述第一开关并联，所述第二电容的两端为所述稳压供电模块的输出端口，所述第一电容和所述第一开关串联支路的两端为所述稳压供电模块的输入端口。
于本发明一具体实施例中，所述第一开关和所述第二开关为二极管，所述第一开关和所述第二开关同向串联。
本发明还提供宽输出电压范围电路，包括第三开关、第四开关、第三电容和变压器，所述第三开关和第四开关串联，所述变压器的原边绕组与第三电容串联后与第三开关或第四开关并联，所述变压器的副边绕组并联负载，还包括，第一电容、第一开关、第二开关和第二电容，所述第一电容和所述第一开关串联，所述第二开关与所述第二电容串联后与所述第一开关并联，所述第一电容和所述第一开关串联支路的两端与所述变压器的辅助绕组并联。
于本发明一具体实施例中，所述第一开关和所述第二开关为二极管，所述第一开关和所述第二开关同向串联。
于本发明一具体实施例中，辅助绕组的同名端与所述副边绕组的同名端相同。
于本发明一具体实施例中，辅助绕组的同名端与所述副边绕组的同名端相反。
于本发明一具体实施例中，所述的宽输出电压范围电路，还包括第五开关和第五电容，所述第五开关和第五电容串联后与所述副边绕组并联，所述第五电容的两端并联所述负载。
针对不对称半桥反激电路提出的稳压供电线路，在几乎不增加成本，不增加变压器的复杂性，不降低电路效率，不增加待机功耗的前提下，成功解决了输出宽范围，辅助绕组供电不稳定的问题，具有非常重要实践价值。
附图说明
图1显示为本发明的宽输出电压范围电路的第一实施例示意图。
图2显示为本发明的宽输出电压范围电路的第二实施例示意图。
图3显示为本发明的宽输出电压范围电路的第三实施例示意图。
图4显示为本发明的宽输出电压范围电路的第四实施例示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供的宽输出电压范围电路，请参阅图1，开关S1和开关S2串联后与电容C1并联，电容C1的两端并联输入电压Vin，变压器T1的原边绕组Np与电容Cr串联后与开关S2并联，变压器T1的副边绕组Ns与二极管D1和电容C2串联，所述电容C2两端输出输出电压Vo。本实施例仅以半波整流作为示例，但是本发明并不以此为限，例如全波整流、或者同步整流都可以作为本发明的实施方式。
变压器T1同时还包括辅助绕组Na，所述辅助绕组Na的同名端与所述副边绕组Ns的同名端相反。所述辅助绕组Na与电容C3和二极管D2串联，所述二极管D2的两端并联电容C4和二极管D3的串联支路。电容C4的两端输出辅助电压Vcc。
对本发明的宽输出电压范围电路工作原理和过程阐述如下：
当宽输出电压范围电路工作在稳态，电容Cr上的电压平均值约等于Vo*Np/Ns,电容Cr容值很大，开关周期内，电容Cr两端电压的瞬时值就等于其平均值Vo*Np/Ns,当宽输出电压范围电路的开关S1导通，开关S2关断时,变压器T1辅助绕组Na两端的电压为，
Va＝-Na*(Vin-Vcr)/Np＝-(Vin-Vo*Np/Ns)*Na/Np，
此时二极管D2导通，电容C3两端电压VC3等于就等于辅助绕组两端电压Va；
当开关S1关断，开关S2导通时，辅助绕组Na的电压Va和输出电压Vo耦合，电压Va为：
Va＝Vo*Na/Ns,
此时，D2截止，D3导通，C4上电压为辅助绕组Na的电压Va和电容C3两端电压之和；
Vcc＝Na*Vo/Ns+(Vin-Vo*Np/Ns)*Na/Np
＝Na*Vo/Ns+Vin*Na/Np-Vo*Na/Ns＝Vin*Na/Np
由上式可见，C4两端的电压和输入电压Vin，辅助绕组Na的匝数，原边绕组Np的匝数有关，和输出电压Vo无关。由于宽输出电压范围电路通常应用于前级带PFC电路的后级，由于PFC的输出电压相对稳定，所以宽输出电压范围电路的输入电压Vin也相对稳定，所以选取合适的辅助绕组Na和原边绕组Np的匝数比例，就可以得到相对稳定的辅助电压Vcc，Vin*Na3/Np,和输出电压的高低无关。此电压的高于芯片供电电压Vdd的欠压保护点，且低于芯片Vdd的耐压，保证控制模块正常供电。
如图2所示，本发明宽输出电压范围电路另一种实施方式，与图1所示实施例不同的是，辅助绕组的同名和输出绕组Np相反。
电容Cr上的电压的平均值约等于Vo*Np/Ns,假设电容Cr的电容值很大，开关周期内电容Cr两端电压的瞬时值就等于其平均值Vo*Np/Ns,当开关S1导通，开关S2关断时，变压器辅助绕组Na两端的电压为，
Va＝Na*(Vin-Vcr)/Np＝(Vin-Vo*Np/Ns)*Na/Np，
当开关S1关断，开关S2导通时，辅助绕组电压Va和输出电压Vo耦合，辅助绕组电压Va为：
Va＝-Na*Vo/Ns,
此时二极管D2导通，电容C3两端电压等于就等于辅助绕组两端电压Va,
当开关S1再次导通，D2截止，D3导通，C4上电压为绕组电压和C3两端电压之和；
VC4＝(Vin-Vo*Np/Ns)*Na3/Np+Na3*Vo/Ns
＝Vin*Na3/Np-Vo*Na3/Ns+Na3*Vo/Ns＝Vin*Na3/Np
由上式可见，C4两端的电压之和输入电压Vin，辅助绕组匝数Na3，主绕组的匝数Np有关，和输出电压Vo无关。
如图3所示，本发明宽输出电压范围电路另一种实施方式，与图1所示实施例不同的是，电容Cr和绕组Np与开关S1并联。
对本发明的宽输出电压范围电路工作原理和过程阐述如下：
当宽输出电压范围电路工作在稳态，电容Cr上的电压平均值约等于Vo*Np/Ns,电容Cr容值很大，开关周期内，电容Cr两端电压的瞬时值就等于其平均值Vo*Np/Ns,当宽输出电压范围电路的开关S1关断，开关S2导通时,变压器T1辅助绕组Na两端的电压为，
Va＝-Na*(Vin-Vcr)/Np＝-(Vin-Vo*Np/Ns)*Na/Np，
此时二极管D2导通，电容C3两端电压VC3等于就等于辅助绕组两端电压Va；
当开关S1导通，开关S2关断时，辅助绕组Na的电压Va和输出电压Vo耦合，电压Va为：
Va＝Vo*Na/Ns,
此时，D2截止，D3导通，C4上电压为辅助绕组Na的电压Va和电容C3两端电压之和；
Vcc＝Na*Vo/Ns+(Vin-Vo*Np/Ns)*Na/Np
＝Na*Vo/Ns+Vin*Na/Np-Vo*Na/Ns＝Vin*Na/Np
由上式可见，C4两端的电压和输入电压Vin，辅助绕组Na的匝数，原边绕组Np的匝数有关，和输出电压Vo无关。由于宽输出电压范围电路通常应用于前级带PFC电路的后级，由于PFC的输出电压相对稳定，所以宽输出电压范围电路的输入电压Vin也相对稳定，所以选取合适的辅助绕组Na和原边绕组Np的匝数比例，就可以得到相对稳定的辅助电压Vcc，Vin*Na3/Np,和输出电压的高低无关。此电压的高于芯片供电电压Vdd的欠压保护点，且低于芯片Vdd的耐压，保证控制模块正常供电。
如图4所示，本发明宽输出电压范围电路另一种实施方式，与图3所示实施例不同的是，辅助绕组的同名和输出绕组Np相反。
电容Cr上的电压的平均值约等于Vo*Np/Ns,假设电容Cr的电容值很大，开关周期内电容Cr两端电压的瞬时值就等于其平均值Vo*Np/Ns,当开关S1导通，开关S2关断时，变压器辅助绕组Na两端的电压为，
Va＝Na*(Vin-Vcr)/Np＝(Vin-Vo*Np/Ns)*Na/Np，
当开关S1关断，开关S2导通时，辅助绕组电压Va和输出电压Vo耦合，辅助绕组电压Va为：
Va＝-Na*Vo/Ns,
此时二极管D2导通，电容C3两端电压等于就等于辅助绕组两端电压Va,
当开关S1再次导通，D2截止，D3导通，C4上电压为绕组电压和C3两端电压之和；
VC4＝(Vin-Vo*Np/Ns)*Na3/Np+Na3*Vo/Ns
＝Vin*Na3/Np-Vo*Na3/Ns+Na3*Vo/Ns＝Vin*Na3/Np
由上式可见，C4两端的电压之和输入电压Vin，辅助绕组匝数Na3，主绕组的匝数Np有关，和输出电压Vo无关。
本发明辅助电压和输入电压Vin以及辅助绕组Na和原边绕组Np的匝比相关，和输出电压Vo无关。通过调节Na和Np的匝比，可以得到一个合适的，稳定的辅助电压，降低了辅助绕组的供电电压，降低了辅助绕组的功耗，提高了电路的效率，降低了整机的待机功耗，节约了线性稳压电路的成本。也降低了稳压电路的成本，消除了额外的辅助绕组，使得变压器的设计相对简单，成本更低。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.稳压供电模块，其特征在于，包括第一电容、第一开关、第二开关和第二电容，所述第一电容和所述第一开关串联，所述第二开关与所述第二电容串联后与所述第一开关并联，所述第二电容的两端为所述稳压供电模块的输出端口，所述第一电容和所述第一开关串联支路的两端为所述稳压供电模块的输入端口。
2.根据权利要求1所述的稳压供电模块，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为二极管，所述第一开关和所述第二开关同向串联。
3.宽输出电压范围电路，包括第三开关、第四开关、第三电容和变压器，所述第三开关和第四开关串联，所述变压器的原边绕组与第三电容串联后与第三开关或第四开关并联，所述变压器的副边绕组并联负载，其特征在于，还包括，第一电容、第一开关、第二开关和第二电容，所述第一电容和所述第一开关串联，所述第二开关与所述第二电容串联后与所述第一开关并联，所述第一电容和所述第一开关串联支路的两端与所述变压器的辅助绕组并联。
4.根据权利要求3所述的宽输出电压范围电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为二极管，所述第一开关和所述第二开关同向串联。
5.根据权利要求4所述的宽输出电压范围电路，其特征在于，辅助绕组的同名端与所述副边绕组的同名端相同。
6.根据权利要求4所述的宽输出电压范围电路，其特征在于，辅助绕组的同名端与所述副边绕组的同名端相反。
7.根据权利要求3所述的宽输出电压范围电路，其特征在于，还包括第五开关和第五电容，所述第五开关和第五电容串联后与所述副边绕组并联，所述第五电容的两端并联所述负载。
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