不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路的製作方法

2023-06-12 16:39:01

專利名稱：不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關倍壓整流電路，特別涉及一種工作在不連續導電模式 (Discontinued Current Mode, DCM)低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路，它直接應於航空、醫療電子等領域高壓電子設備的電源中。
背景技術：
將較低的輸入電壓轉換成較高電壓輸出在工業界有著廣泛的應用。傳統的倍壓整流電路可以將較低交流電壓通過倍壓整流方式，產生直流高壓，

圖1是傳統倍壓(四倍)整流電路的原理圖。它以工頻正弦交流電作為變壓器Tla輸入，Tla次級與倍壓整流電路相連。 當Tla初級同名端Aa為正時，Tla次級與電容Cla、C% —起，通過二極體D2a、D4a對C2a、C4a進行充電；當Tla初級異名端Ba為正時，Tla次級繞組分別通過二極體Dla、D3a，對Cla、Qa進行充電。在恆定負載情況下，電容Cla的穩態電壓為Um，電容C2a、C3a、C4a穩態電壓為2Um，輸出電壓V。4Um。該電路以工頻正弦交流電作為輸入，通過二極體倍壓整流來實現高壓輸出，其優點在於可以用耐壓值較低的二極體和電容，產生較高的直流電壓。但是，該電路只能在較輕負載情況工作，否則輸出電壓會大幅下降，因此該倍壓整流電路對負載變化沒有調整能力。專利文獻1(專利名稱倍壓整流電路，專利申請號200710118061. 8，盧作煊等) 是一種PWM控制的倍壓電路，其電路原理圖如圖2所示。它通過對開關管Qlb進行通斷控制， 把直流源Vlb逆變成交流，再進行倍壓整流，得到的輸出電壓V。= 2nVIBD/(I-D)0此倍壓電路採用PWM控制方式，可在直流輸入電壓和負載變化時對輸出電壓V。進行調整。但是，它的耦合變壓器I\b工作在電流連續模式(Continued Current Mode, CCM)下，其輸出電壓高低強烈依賴於變壓器變比η。當輸出電壓較高時，工作在CCM模式的變換器需要較大匝數比來產生高壓輸出，因此，變壓器匝數增多，體積必須增大。例如該電路要輸出4000V電壓，設 Vlb = 20V，D = 0. 5，則次級匝數/初級匝數比η = 100，因而如果初級匝數Np = 10，則次級匝數Ns = 1000，因而導致變壓器匝數多，體積大，生產成本增加。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於發明一種不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路，以克服低壓輸入/高壓輸出條件下的變壓器匝數多、電源電路體積大的問題，同時實現輸出電壓高的目的。本發明的不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路，其特徵在於，它含有一個P麗開關變換電路，包括作能量儲存和電氣隔離用的耦合變壓器T1、控制T1初級電流通斷功能的功率開關 A，其中，T1初級繞組異名端B與輸入直流源V1的正輸出端相連，T1初級繞組同名端A與A 的漏極相連，Q1源極與V1的負輸出端相連，並作為T1初級側參考地電位；和一個倍壓整流電路，包括
作儲能和濾波用的高壓電容C」 C2, C3、C4，其中，C1負端與T1次級繞組同名端A' 相連，C1正端與C3負端相連，C2負端與T1次級繞組異名端B'相連，C2正端與C4負端相連， C3正端與二極體D4陰極相連，C4正端為不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路的輸出端V。；和作整流用的高壓二極體01、02為、04，其中，D1陽極與T1次級繞組同名端A'相連， D1陰極與C2正端和C4負端相連，D2陽極與D1陰極相連，D2陰極與C1正端和C3負端相連， D3陽極與D2陰極相連，D3陰極和D4陽極均與V0相連，D4陰極與C3正端相連；和一個負載電阻R，其中，R的一端與V。相連，R的另一端與T1次級繞組異名端B' 相連，並作為T1次級側參考地電位。所述耦合變壓器T1的初級電感量
權利要求
1.一種不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路，其特徵在於，它含有一個PWM開關變換電路，包括作能量儲存和電氣隔離用的耦合變壓器T1、控制T1初級電流通斷功能的功率開關仏， 其中，T1初級繞組異名端B與輸入直流源V1的正輸出端相連，T1初級繞組同名端A與％的漏極相連，Q1源極與V1的負輸出端相連，並作為T1初級側參考地電位；和一個倍壓整流電路，包括作儲能和濾波用的高壓電容(1、(2、(3、(；，其中，(1負端與T1次級繞組同名端A'相連， C1正端與C3負端相連，C2負端與T1次級繞組異名端B'相連，C2正端與C4負端相連，C3正端與二極體D4陰極相連，C4正端為不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路的輸出端V。；和作整流用的高壓二極體DpDyIVD4，其中，D1陽極與T1次級繞組同名端A'相連，D1陰極與C2正端和C4負端相連，D2陽極與D1陰極相連，D2陰極與C1正端和C3負端相連，D3陽極與D2陰極相連，D3陰極和D4陽極均與V。相連，D4陰極與C3正端相連；和一個負載電阻R，其中，R的一端與V。相連，R的另一端與T1次級繞組異名端B'相連， 並作為T1次級側參考地電位。
2.根據權利要求1所述的不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓整流電路，其特徵在於所述耦合變壓器T1的初級電感量盡< a^12"f，或T1的次級電感量2n (^l+ TJ1JLs < A (；二廣，使T1的電流在整個工作狀態下處於不連續導電模式，其中，R為負載電阻值，Ts為開關周期，D1為A的導通時間佔空比，η為T1的次級匝數/初級匝數的比值。
全文摘要
本發明公開了一種不連續導電模式低壓輸入/高壓輸出的開關倍壓電源電路，它包括PWM電能變換電路和倍壓整流濾波電路。由於本發明電路的變壓器工作在DCM模式，在相同電壓變換比例條件下，其耦合變壓器的匝數比大幅減小，有效地解決了低壓輸入/高壓輸出條件下升壓變壓器的匝數多、電源電路體積大以及高壓輸出能力弱的問題。本發明電路廣泛應用於航空、醫療等領域的高壓電子設備的電源中。
文檔編號H02M7/08GK102355132SQ20111026154
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者代天君, 餘海生, 尹華, 程銘, 章治國 申請人:中國電子科技集團公司第二十四研究所