CN117498704B - 一种充换电柜充电桩用反激电源电路及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充换电柜充电桩用反激电源电路及其使用方法，包括变压器，变压器的主副边线圈一端电连接启动电阻的一端和第五二极管的负极，变压器的主副边线圈的另一端电连接调制电路，调制电路电连接支撑电容的一端，调制电路电连接支撑电容的另一端、启动电阻的另一端和第二二极管的负极；第二二极管的正极电连接负载控制电路的输入端的、第三二极管的负极和第二电容的一端；第三二极管的正极电连接第二线圈的一端，第二线圈的另一端电连接第二电容的另一端和负载控制电路的输入端的。本发明针对大功率反激电源，以较低的成本实现了降低输入损耗、降低输入电压范围、提高启动速度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电学、充换电柜、充电桩领域，特别是涉及一种充换电柜充电桩用反激电源电路及其使用方法。
背景技术
目前市面上的反激辅助电源，其反激调制电路供电一般采用以下两种方式：1、原边高压经过LDO或TVS限压调制方式供电；2、原边限流激励，副边产生的辅助电源电压反向为反激调制电路供电。
对于方式1：其采用LDO或TVS限压调制方式供电，一般应用于原副边需要隔离的电路中。其在输入电压较高的时候，供电电路损耗较大，发热严重。而调整电路以适应较高电压，则低电压输入无法提供调制所需电流，因而导致辅助电源电路输入电压范围适应性较窄，且损耗较大。
对于方式2：采用常规原边限流激励，副边辅助电源反向为反激调制电路供电的方式，存在以下缺点：①当原边激励限流电阻较小时，其常态损耗较大，发热严重；②当原边激励限流电阻较大时，其所能提供的激励电流较小，当副边负载较大时，可能需要多次重复激励才能达到稳定输出，启动时间较长，且也由此导致了所需输入电压较高的情况。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种充换电柜充电桩用反激电源电路。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种充换电柜充电桩用反激电源电路，包括变压器T，变压器T的原边线圈L1同名端电连接启动电阻R6的一端和第五二极管D5的负极，变压器T的原边线圈L1的异名端电连接调制电路的控制输出端MOS-D，调制电路的供电负极GND电连接支撑电容C1的一端，调制电路的供电正极VCC电连接支撑电容C1的另一端、启动电阻R6的另一端和第二二极管D2的负极；第二二极管D2的正极电连接负载控制电路的输入端的输入正极In+、第三二极管D3的负极和第二电容C2的一端；第三二极管D3的正极电连接变压器T的主副边线圈L2的异名端，主副边线圈L2的同名端电连接第二电容C2的另一端和负载控制电路的输入端的输入负极IN-；
配合原边线圈L1还设置有次副边线圈L3，次副边线圈L3异名端电连接第四二极管D4的正极，次副边线圈L3的同名端电连接第三电容C3的一端，第四二极管D4的负极电连接第三电容C3的另一端；主副边线圈L2通过负载控制电路电连接第一负载形成第一路回路，次副边线圈L3电连接第二负载形成第二路回路；
所述负载控制电路包括第一二极管D1，第一二极管D1的负极电连接所述主副边线圈L2的异名端、第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端、第六电容C6的一端和第一MOS管Q1的源极；第一二极管D1的正极电连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端电连接第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第二三极管Q2的基极；
第四电阻R4的另一端电连接第六电容C6的另一端、第一MOS管Q1的栅极和第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端电连接第二三极管Q2的集电极；
第二电阻R2的另一端电连接第二电容C2的另一端、主副边线圈L2的同名端、第二三极管Q2的发射极和负载控制电路的输出端的输出负极Vout1-；
第三电阻R3的另一端电连接第一MOS管Q1的漏极和负载控制电路的输出端的输出正极Vout1+。
进一步的改进，所述第一负载包括相互并联的第四电容C4和第十一电阻R11；第一负载一端电连接负载控制电路的输出端的输出正极Vout1+，另一端电连接负载控制电路的输出端的输出负极Vout1-。
进一步的改进，所述第二负载包括相互并联的第五电容C5和第十二电阻R12，第二负载一端与第四二极管D4的负极电连接，另一端与次副边线圈L3的同名端电连接。
一种充换电柜充电桩用反激电源电路的使用方法，包括如下步骤：
步骤一：充换电柜充电桩用反激电源电路自第五二极管D5正极和支撑电容C1的另一端上电，启动电阻R6为支撑电容C1充电；
步骤二：支撑电容C1电压达到调制电路的工作阈值，调制电路开始工作，反激电源启动输出；
步骤三：变压器T的主副边线圈L2的输出电压达到调制电路工作阈值+第二二极管D2压降后，主副边线圈L2输出开始为调制电路供电，由于此时负载控制电路未启动，第一MOS管Q1关闭，变压器T输出负载仅有支撑电容C1，因此启动速度快；
步骤四：变压器T的主副边线圈L2的输出电压达到负载控制电路的工作阈值Vth1时，第一MOS管Q1导通，负载控制电路开始输出电压Vout1，变压器T输出电压受负载侧第四电容C4和第五电容C5的影响而降低；
步骤五、第一MOS管Q1导通后，由于第三电阻R3将Vout1反馈到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2导通，从而降低第一MOS管Q1的导通电压，使得所需输出电压最小阈值降低到关断阈值，以保证输出Vout1不会存在导通后断开的情况。
进一步的改进，所述第三电阻R3为调节电路，通过降低第三电阻R3的电阻值降低关断阈值，增加第三电阻R3的电阻值提高关断阈值。
本发明的有益效果在于：
本发明针对大功率反激电源，以较低的成本实现了降低输入损耗、降低输入电压范围、提高启动速度的目的。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为充换电柜充电桩用反激电源电路的电路图；
图2为负载控制电路的电路图；
图3为调制电路的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
如图1和图2所示的一种充换电柜充电桩用反激电源电路，包括变压器T，变压器T包括原边线圈L1、主副边线圈L2和次副边线圈L3。
其中，原边线圈L1同名端电连接启动电阻R6的一端和第五二极管D5的负极，变压器T的原边线圈L1的异名端电连接调制电路的控制输出端MOS-D，调制电路的供电负极GND电连接支撑电容C1的一端，调制电路的供电正极VCC电连接支撑电容C1的另一端、启动电阻R6的另一端和第二二极管D2的负极；第二二极管D2的正极电连接负载控制电路的输入端的输入正极In+、第三二极管D3的负极和第二电容C2的一端；第三二极管D3的正极电连接变压器T的主副边线圈L2的异名端。主副边线圈L2的同名端电连接第二电容C2的另一端和负载控制电路的输入端的输入负极IN-；
次副边线圈L3异名端电连接第四二极管D4的正极，次副边线圈L3的同名端电连接第三电容C3的一端，第四二极管D4的负极电连接第三电容C3的另一端；主副边线圈L2通过负载控制电路电连接第一负载形成第一路回路，次副边线圈L3电连接第二负载形成第二路回路。
负载控制电路包括第一二极管D1，第一二极管D1的负极电连接所述主副边线圈L2的异名端、第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端、第六电容C6的一端和第一MOS管Q1的源极；第一二极管D1的正极电连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端电连接第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第二三极管Q2的基极。
第四电阻R4的另一端电连接第六电容C6的另一端、第一MOS管Q1的栅极和第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端电连接第二三极管Q2的集电极。
第二电阻R2的另一端电连接第二电容C2的另一端、主副边线圈L2的同名端、第二三极管Q2的发射极和负载控制电路的输出端的输出负极Vout1-。
第三电阻R3的另一端电连接第一MOS管Q1的漏极和负载控制电路的输出端的输出正极Vout1+。
第一负载包括相互并联的第四电容C4和第十一电阻R11；第一负载一端电连接负载控制电路的输出端的输出正极Vout1+，另一端电连接负载控制电路的输出端的输出负极Vout1-。第二负载包括相互并联的第五电容C5和第十二电阻R12，第二负载一端与第四二极管D4的负极电连接，另一端与次副边线圈L3的同名端电连接。
本发明使用方法如下：以输出调制电压12V为例，自ViN上电时刻开始：
状态一：Vin上电，启动电阻R6为支撑电容C1充电；
状态二：支撑电容C1电压达到调制电路工作阈值，调制电路开始工作，反激电源启动输出；
状态三：当主副边输出电压达到调制电路工作阈值+第二二极管D2压降后，反激电源输出开始为调制电路供电。由于此时负载控制电路未启动，MOS管Q1关闭，反激电源变压器输出负载仅有支撑电容C1，因此启动速度较快；
状态四：当主副边输出电压达到负载控制电路的工作阈值Vth1，此时负载控制电路已可靠工作。MOS管Q1导通，反激电源开始输出Vout1，反激电源变压器输出电压可能因为负载侧电容（C4、C5）以及负载电流影响有所降低；
状态五：Q1导通后，由于第三电阻R3反馈的作用，Q1导通所需输出电压阈值降低到关断阈值Vth2，以保证输出Vout1不会存在导通后断开的情况；
状态六：在输入电压降低，反激电源输出无法满足负载所需电流时，Vout1可能存在降低的情况。此时，较低的关断阈值2，可保证负载控制电路继续工作，从而使负载不会因为短时间输入电压不足导致重启，以满足输入电压不稳的使用工况。
负载控制电路的工作阈值Vth1计算公式：Vth1=Vd1+Vde*(R2’+R3’+R1’*R2’*R3’)/(R2’+R3’)
关断阈值Vth2根据需要的低压保护点进行设置，其中关断阈值的最大允许值为
Vth2max=C2’*Vth1/(C2’+C4’)
第三电阻（R3）的阻值R3’根据所需要的关断阈值进行计算，计算公式：
R3’=R2’*(Vth2-Vde)/Vde
Vth2max：关断阈值Vth2根最大允许值。
R1’、R2’和R3’分别为第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值。
C2’和 C4’分别为第二电容和第四电容的容值。
Vd1：第一二极管D1的稳定电压。
Vde：第一三级管Q2导通压降。
说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当了解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种充换电柜充电桩用反激电源电路，其特征在于，包括变压器（T），变压器（T）的原边线圈（L1）同名端电连接启动电阻（R6）的一端和第五二极管（D5）的负极，变压器（T）的原边线圈（L1）的异名端电连接调制电路的控制输出端（MOS-D），调制电路的供电负极（GND）电连接支撑电容（C1）的一端，调制电路的供电正极（VCC）电连接支撑电容（C1）的另一端、启动电阻（R6）的另一端和第二二极管（D2）的负极；第二二极管（D2）的正极电连接负载控制电路的输入端的输入正极（In+）、第三二极管（D3）的负极和第二电容（C2）的一端；第三二极管（D3）的正极电连接变压器（T）的主副边线圈（L2）的异名端，主副边线圈（L2）的同名端电连接第二电容（C2）的另一端和负载控制电路的输入端的输入负极（IN-）；
配合原边线圈（L1）还设置有次副边线圈（L3），次副边线圈（L3）异名端电连接第四二极管（D4）的正极，次副边线圈（L3）的同名端电连接第三电容（C3）的一端，第四二极管（D4）的负极电连接第三电容（C3）的另一端；主副边线圈（L2）通过负载控制电路电连接第一负载形成第一路回路，次副边线圈（L3）电连接第二负载形成第二路回路；
所述负载控制电路包括第一二极管（D1），第一二极管（D1）的负极电连接所述第三二极管（D3）的负极、第二电容（C2）的一端、第四电阻（R4）的一端、第六电容（C6）的一端和第一MOS管（Q1）的源极；第一二极管（D1）的正极电连接第一电阻（R1）的一端，第一电阻（R1）的另一端电连接第二电阻（R2）的一端、第三电阻（R3）的一端和第二三极管（Q2）的基极；
第四电阻（R4）的另一端电连接第六电容（C6）的另一端、第一MOS管（Q1）的栅极和第五电阻（R5）的一端，第五电阻（R5）的另一端电连接第二三极管（Q2）的集电极；
第二电阻（R2）的另一端电连接第二电容（C2）的另一端、主副边线圈（L2）的同名端、第二三极管（Q2）的发射极和负载控制电路的输出端的输出负极（Vout1-）；
第三电阻（R3）的另一端电连接第一MOS管（Q1）的漏极和负载控制电路的输出端的输出正极（Vout1+）。
2.如权利要求1所述的充换电柜充电桩用反激电源电路，其特征在于，所述第一负载包括相互并联的第四电容（C4）和第十一电阻（R11）；第一负载一端电连接负载控制电路的输出端的输出正极（Vout1+），另一端电连接负载控制电路的输出端的输出负极（Vout1-）。
3.如权利要求1所述的充换电柜充电桩用反激电源电路，其特征在于，所述第二负载包括相互并联的第五电容（C5）和第十二电阻（R12），第二负载一端与第四二极管（D4）的负极电连接，另一端与次副边线圈（L3）的同名端电连接。
4.一种充换电柜充电桩用反激电源电路的使用方法，其特征在于，所述充换电柜充电桩用反激电源电路如权利要求1-3任一所述，包括如下步骤：
步骤一：充换电柜充电桩用反激电源电路自第五二极管（D5）正极和支撑电容（C1）的另一端上电，启动电阻（R6）为支撑电容（C1）充电；
步骤二：支撑电容（C1）电压达到调制电路的工作阈值，调制电路开始工作，反激电源启动输出；
步骤三：变压器（T）的主副边线圈（L2）的输出电压达到调制电路工作阈值+第二二极管（D2）压降后，主副边线圈（L2）输出开始为调制电路供电，由于此时负载控制电路未启动，第一MOS管（Q1）关闭，变压器（T）输出负载仅有支撑电容（C1），因此启动速度快；
步骤四：变压器（T）的主副边线圈（L2）的输出电压达到负载控制电路的工作阈值Vth1时，第一MOS管（Q1）导通，负载控制电路开始输出电压Vout1，变压器（T）输出电压受负载侧第四电容（C4）和第五电容（C5）的影响而降低；
步骤五、第一MOS管（Q1）导通后，由于第三电阻（R3）将Vout1反馈到第二三极管（Q2）的基极，第二三极管（Q2）导通，从而降低第一MOS管（Q1）的导通电压，使得所需输出电压最小阈值降低到关断阈值，以保证输出Vout1不会存在导通后断开的情况。
5.如权利要求4所述的充换电柜充电桩用反激电源电路的使用方法，其特征在于，所述第三电阻（R3）为调节电路，通过降低第三电阻（R3）的电阻值降低关断阈值，增加第三电阻（R3）的电阻值提高关断阈值。
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| 隔离Boost变换器用反激箝位的研究;梁永春, 严仰光;南京航空航天大学学报;20050410(第02期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117498704A (zh) | 2024-02-02 |
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