CN210536518U - 高压辅助电源及高压辅助电源控制*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高压辅助电源及高压辅助电源控制***，涉及电源设备技术领域。本申请实施例提供的高压辅助电源中，阻性元件很少，且阻性元件的功率消耗很低，该高压辅助电源中不存在功率消耗很大的阻性元件，使得电路的工作效率较高，适用于较宽范围的输入电压。这样的高压辅助电源应用在高压电源中时，可以利用高压电源已有的均压端子作为箝位电路的输入，仅需要对高压电源增加数量很少的元件就可以实现本申请中的高压辅助电源，电路改造简单，电路改造成本低。第一功率器件和第二功率器件承受的电压较低，选择电压等级较低的器件即可实现，进一步降低了高压辅助电源的实现成本。

Description

高压辅助电源及高压辅助电源控制***

技术领域

本申请涉及电源设备领域，具体而言，涉及一种高压辅助电源及高压辅助电源控制***。

背景技术

在中大功率等级的电源设备中，辅助电源的作用是向***中的控制、采样、保护、逻辑以及驱动等辅助电路提供稳定电能。设备上电后，辅助电源会第一时间工作，为***做辅助供电准备。辅助电源的特点是功率等级较小，一般输出为几瓦特至几十瓦特。反激拓扑因其具备隔离特性、元器件较少且电路简单等优点被广泛用于辅助电源。在高压电源转换领域，如三相交流电不控整流后的550V高压直流输入电压，传统的反激拓扑存在较高的原边发射电压与尖峰电压，其开关器件的电压应力可达到1000V以上。如此高的电压等级导致功率器件选型困难，成本较高且辅助电源性能较差。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种高压辅助电源及高压辅助电源控制***。

本申请提供的技术方案如下：

一种高压辅助电源，包括：变压器和箝位电路，所述箝位电路用于箝位所述变压器的原边绕组一侧的电压，所述变压器的原边绕组通过第一正极输入端与外部电源连接，所述箝位电路包括第二正极输入端、箝位二极管、驱动输入端、第一二极管、第二二极管、第一稳压管、第一功率器件、第二稳压管、第三稳压管、第二功率器件、第一电阻、负极输入端和第四稳压管，其中：

所述箝位二极管的阳极与所述第二正极输入端连接，所述箝位二极管的阴极与所述变压器的原边绕组连接；

所述驱动输入端用于接收驱动信号，以使所述第一功率器件或第二功率器件导通或关断；

所述第一二极管的阳极与所述驱动输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一稳压管的阳极连接，所述第一稳压管的阴极与所述第一功率器件的控制端连接；

所述第一功率器件的控制端还与第二二极管的阳极、第二稳压管的阴极连接，所述第二二极管的阴极与第三稳压管的阴极连接，所述第二稳压管的阳极与所述第二功率器件的第一电位端连接，所述第三稳压管的阳极与所述第二正极输入端连接；

所述第二功率器件的控制端通过所述第一电阻与所述驱动输入端连接，所述第二功率器件的第二电位端与所述负极输入端连接，所述第四稳压管的阳极与所述第二功率器件的第一电位端连接，所述第四稳压管的阴极与所述第一二极管的阴极连接；

所述第一功率器件的第一电位端与所述变压器的原边绕组连接，所述第一功率器件的第二电位端与所述第二功率器件的第一电位端连接。

进一步地，所述箝位电路还包括第一电容，所述第一电容与所述第三稳压管并联。

进一步地，所述高压辅助电源还包括：整流输出电路，所述整流输出电路与所述变压器的副边绕组连接，用于向外部设备输出整流后的电流。

进一步地，所述整流输出电路包括：输出二极管、输出电容和输出电阻，其中：

所述输出二极管的阳极与所述变压器的副边绕组连接，所述输出二极管的阴极与所述输出电阻的一端连接，所述输出电阻的另一端与所述变压器的副边绕组连接，所述输出电容与所述输出电阻并联，所述输出二极管的阳极作为所述整流输出电路的输出端。

进一步地，所述高压辅助电源还包括均压电路，所述均压电路包括第二电阻、第三电阻、第二电容和第三电容；其中：

所述第二电阻的一端与所述第一正极输入端连接，另一端与所述第二正极输入端连接，所述第二电容与所述第二电阻并联；

所述第三电阻的一端与所述第二正极输入端连接，另一端与所述负极输入端连接，所述第三电容与所述第三电阻并联。

进一步地，所述第二电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电容的容值与所述第三电容的容值相等，以使所述第二正极输入端的电压值等于所述第一正极输入端的电压值的一半。

本申请还提供了一种高压辅助电源控制***，包括上述所述的高压辅助电源，以及与所述驱动输入端连接的控制芯片，所述控制芯片用于生成驱动信号，以控制所述第一功率器件或第二功率器件导通或关断。

进一步地，所述箝位电路还包括第一电容，所述第一电容与所述第三稳压管并联。

进一步地，所述高压辅助电源还包括：整流输出电路，所述整流输出电路与所述变压器的副边绕组连接，用于向外部设备输出整流后的电流。

进一步地，所述整流输出电路包括：输出二极管、输出电容和输出电阻，其中：

所述输出二极管的阳极与所述变压器的副边绕组连接，所述输出二极管的阴极与所述输出电阻的一端连接，所述输出电阻的另一端与所述变压器的副边绕组连接，所述输出电容与所述输出电阻并联，所述输出二极管的阳极作为所述整流输出电路的输出端。

本申请实施例提供的高压辅助电源中，阻性元件很少，且阻性元件的功率消耗很低，该高压辅助电源中不存在功率消耗很大的阻性元件，使得电路的工作效率较高，适用于较宽范围的输入电压。这样的高压辅助电源应用在高压电源中时，可以利用高压电源已有的均压端子作为箝位电路的输入，仅需要对高压电源增加数量很少的元件就可以实现本申请中的高压辅助电源，电路改造简单，电路改造成本低。第一功率器件和第二功率器件承受的电压较低，选择电压等级较低的器件即可实现，进一步降低了高压辅助电源的实现成本。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的现有的一种高压辅助电源的电路示意图。

图2为本申请实施例提供的一种高压辅助电源的电路示意图。

图3为本申请实施例提供的一种高压辅助电源的另一电路示意图。

图4为本申请实施例提供的一种高压辅助电源控制***的电路示意图。

图标：10-高压辅助电源；100-变压器；200-箝位电路；300-输出电路；400-均压电路；20-控制芯片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

现有技术中为了得到高压辅助电源，一般可采用如图1所示的电路，其中，VIN为输入电压正极，GND为输入电压负极。功率器件Q10、Q20与控制信号DRIVE构成StackFET结构，在这样的结构中，功率器件可以选择耐压达到600V的MOSFET。在这样的电路结构中，当DRIVE端产生驱动信号时，Q20的漏极驱动Q10的源极，同时Q10的漏极驱动变压器的初级。当DRIVE端产生关断信号，Q10的漏极被稳压管D40、D50、D60限制在一定电压。D40、D50、D60可以采用稳压值为150V的稳压管，Q10即可被箝位在450V，Q10和Q20的最大合成峰值漏极电压可以被扩展至1050V。电阻R10、R20、R30可以为Q10的栅极提供开启充电，R40阻尼高频振荡。在图1所示的电路工作过程中，功率器件的栅极主要由存储在D40、D50、D60的电容中的电荷驱动，稳压管D30限制了Q10栅极到源极的驱动电压幅值。

在上述辅助电源电路中，存在有R10、R20、R30、R40、R70等多个电阻元件，并且在电路工作过程中，这些阻性元件中会流过较大电流，从而出现较大的阻性损耗。这样的电路应用在输入电压更高的场景中时，阻性损耗会急剧上升，使得电路的实用***底。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种高压辅助电源10，如图2所示，包括：变压器100和箝位电路200。

所述箝位电路200用于箝位所述变压器100的原边绕组一侧的电压，所述变压器100的原边绕组通过第一正极输入端与外部电源连接。本申请实施例并不限制变压器100的具体参数。

所述箝位电路200包括第二正极输入端、箝位二极管8、驱动输入端、第一二极管6、第二二极管9、第一稳压管11、第一功率器件、第二稳压管10、第三稳压管2、第二功率器件、第一电阻、负极输入端和第四稳压管12。

所述箝位二极管8的阳极与所述第二正极输入端连接，所述箝位二极管的阴极与所述变压器100的原边绕组连接。所述驱动输入端用于接收驱动信号，以使所述第一功率器件或第二功率器件导通或关断。所述第一二极管6的阳极与所述驱动输入端连接，所述第一二极管6的阴极与所述第一稳压管11的阳极连接，所述第一稳压管11的阴极与所述第一功率器件1的控制端连接。

所述第一功率器件1的控制端还与第二二极管9的阳极、第二稳压管10的阴极连接，所述第二二极管9的阴极与第三稳压管2的阴极连接，所述第二稳压管10的阳极与所述第二功率器件2的第一电位端连接，所述第三稳压管2的阳极与所述第二正极输入端连接。

所述第二功率器件的控制端通过所述第一电阻与所述驱动输入端连接，所述第二功率器件的第二电位端与所述负极输入端连接，所述第四稳压管的阳极与所述第二功率器件的第一电位端连接，所述第四稳压管的阴极与所述第一二极管的阴极连接。

所述第一功率器件的第一电位端与所述变压器100的原边绕组连接，所述第一功率器件的第二电位端与所述第二功率器件的第一电位端连接。

在本申请实施例中，第二正极输入端可以通过均压电路400与第一正极输入端连接，第二正极输入端的电压值可以为第一正极输入端电压值的二分之一。可以理解的是，在实际使用过程中，高压辅助电源10所在的高压电源电路一般采用原边串联的全桥电路或半桥电路等拓扑结构，使得高压电源电路本身已经具备了均压端子，该均压端子的电压为第一正极输入端电压值的二分之一。第二正极输入端就可以不通过均压电路400与第一正极输入端连接，而是直接与均压端子连接，实现第二正极输入端的输入。

在上述电路中，当驱动输入端向电路中输入驱动信号，第二功率器件Q2开通，同时该驱动信号经过第一二极管D6与第一稳压管D11后产生源极驱动信号，驱动第一功率器件Q1导通，变压器100的原边开始储能。当驱动输入端输入关断信号，第二功率器件Q2关断，第二功率器件Q2的关断电压经过第二稳压管D10和第二二极管D9正向导通，可将变压器100的电压箝位至第三稳压管D2与第二正极输入端电压的和。第二功率器件Q2关断时的剩余尖峰电压与反射电压可以被第一功率器件Q1承担。第一二极管D6、第一稳压管D11与第四稳压管D12可以防止第一功率器件和第二功率器件反向过压击穿。

所述箝位电路200还包括第一电容，所述第一电容与所述第三稳压管并联。

所述高压辅助电源10还包括：整流输出电路300，所述整流输出电路300与所述变压器100的副边绕组连接，用于向外部设备输出整流后的电流。

所述整流输出电路300包括：输出二极管、输出电容和输出电阻，其中：

所述输出二极管的阳极与所述变压器100的副边绕组连接，所述输出二极管的阴极与所述输出电阻的一端连接，所述输出电阻的另一端与所述变压器100的副边绕组连接，所述输出电容与所述输出电阻并联，所述输出二极管的阳极作为所述整流输出电路300的输出端。

如图3所示，所述高压辅助电源10还包括均压电路400，所述均压电路400包括第二电阻、第三电阻、第二电容和第三电容；其中：

所述第二电阻的一端与所述第一正极输入端连接，另一端与所述第二正极输入端连接，所述第二电容与所述第二电阻并联；

所述第三电阻的一端与所述第二正极输入端连接，另一端与所述负极输入端连接，所述第三电容与所述第三电阻并联。

所述第二电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电容的容值与所述第三电容的容值相等，以使所述第二正极输入端的电压值等于所述第一正极输入端的电压值的一半。

如图4所示，本申请还提供了一种高压辅助电源控制***，包括上述所述的高压辅助电源10，以及与所述驱动输入端连接的控制芯片20，所述控制芯片20用于生成驱动信号，以控制所述第一功率器件或第二功率器件导通或关断。

进一步地，所述箝位电路200还包括第一电容，所述第一电容与所述第三稳压管并联。

进一步地，所述高压辅助电源10还包括：整流输出电路300，所述整流输出电路300与所述变压器100的副边绕组连接，用于向外部设备输出整流后的电流。

进一步地，所述整流输出电路300包括：输出二极管、输出电容和输出电阻，其中：

所述输出二极管的阳极与所述变压器100的副边绕组连接，所述输出二极管的阴极与所述输出电阻的一端连接，所述输出电阻的另一端与所述变压器100的副边绕组连接，所述输出电容与所述输出电阻并联，所述输出二极管的阳极作为所述整流输出电路300的输出端。

综上所述，本申请实施例提供的高压辅助电源10中，阻性元件很少，且阻性元件的功率消耗很低，该高压辅助电源10中不存在功率消耗很大的阻性元件，使得电路的工作效率较高，适用于较宽范围的输入电压。这样的高压辅助电源10应用在高压电源中时，可以利用高压电源已有的均压端子作为箝位电路200的输入，仅需要对高压电源增加数量很少的元件就可以实现本申请中的高压辅助电源10，电路改造简单，电路改造成本低。第一功率器件和第二功率器件承受的电压较低，选择电压等级较低的器件即可实现，进一步降低了高压辅助电源10的实现成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高压辅助电源，其特征在于，包括：变压器和箝位电路，所述箝位电路用于箝位所述变压器的原边绕组一侧的电压，所述变压器的原边绕组通过第一正极输入端与外部电源连接，所述箝位电路包括第二正极输入端、箝位二极管、驱动输入端、第一二极管、第二二极管、第一稳压管、第一功率器件、第二稳压管、第三稳压管、第二功率器件、第一电阻、负极输入端和第四稳压管，其中：

所述箝位二极管的阳极与所述第二正极输入端连接，所述箝位二极管的阴极与所述变压器的原边绕组连接；

所述驱动输入端用于接收驱动信号，以使所述第一功率器件或第二功率器件导通或关断；

所述第一二极管的阳极与所述驱动输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一稳压管的阳极连接，所述第一稳压管的阴极与所述第一功率器件的控制端连接；

所述第一功率器件的控制端还与第二二极管的阳极、第二稳压管的阴极连接，所述第二二极管的阴极与第三稳压管的阴极连接，所述第二稳压管的阳极与所述第二功率器件的第一电位端连接，所述第三稳压管的阳极与所述第二正极输入端连接；

所述第二功率器件的控制端通过所述第一电阻与所述驱动输入端连接，所述第二功率器件的第二电位端与所述负极输入端连接，所述第四稳压管的阳极与所述第二功率器件的第一电位端连接，所述第四稳压管的阴极与所述第一二极管的阴极连接；

所述第一功率器件的第一电位端与所述变压器的原边绕组连接，所述第一功率器件的第二电位端与所述第二功率器件的第一电位端连接。

2.根据权利要求1所述的高压辅助电源，其特征在于，所述箝位电路还包括第一电容，所述第一电容与所述第三稳压管并联。

3.根据权利要求1所述的高压辅助电源，其特征在于，所述高压辅助电源还包括：整流输出电路，所述整流输出电路与所述变压器的副边绕组连接，用于向外部设备输出整流后的电流。

4.根据权利要求3所述的高压辅助电源，其特征在于，所述整流输出电路包括：输出二极管、输出电容和输出电阻，其中：

所述输出二极管的阳极与所述变压器的副边绕组连接，所述输出二极管的阴极与所述输出电阻的一端连接，所述输出电阻的另一端与所述变压器的副边绕组连接，所述输出电容与所述输出电阻并联，所述输出二极管的阳极作为所述整流输出电路的输出端。

5.根据权利要求1所述的高压辅助电源，其特征在于，所述高压辅助电源还包括均压电路，所述均压电路包括第二电阻、第三电阻、第二电容和第三电容；其中：

所述第二电阻的一端与所述第一正极输入端连接，另一端与所述第二正极输入端连接，所述第二电容与所述第二电阻并联；

所述第三电阻的一端与所述第二正极输入端连接，另一端与所述负极输入端连接，所述第三电容与所述第三电阻并联。

6.根据权利要求5所述的高压辅助电源，其特征在于，所述第二电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电容的容值与所述第三电容的容值相等，以使所述第二正极输入端的电压值等于所述第一正极输入端的电压值的一半。

7.一种高压辅助电源控制***，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的高压辅助电源，以及与所述驱动输入端连接的控制芯片，所述控制芯片用于生成驱动信号，以控制所述第一功率器件或第二功率器件导通或关断。

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