一種諧振式軟開關電源的製作方法
2023-06-14 20:40:31 3
一種諧振式軟開關電源的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種諧振式軟開關電源，包括高頻諧振電路，所述高頻諧振電路通過功率因數校正電路與輸出濾波電路連接；所述高頻諧振電路包括三個並聯的諧振電容，相鄰兩個諧振電容之間接有諧振電感。本發明解決了現有傳統硬開關變換器存在電源效率難以提高、體積和重量難以減小、存在嚴重的電磁幹擾和可靠性低的問題。
【專利說明】 一種諧振式軟開關電源
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種照明【技術領域】的電光源產品，特別是一種諧振式軟開關電源。
【背景技術】
[0002]由於開關電源的工作效率高，體積和重量較小，在電光源產品中得到了大量的應用。但傳統硬開關變換器存在以下三大缺點:1.硬開關變換器的損耗與開關頻率成正比，從而限制了電源效率的提高，體積和重量的減小。2.硬開關條件下會造成嚴重的電磁幹擾。3.硬開關條件下開關管容易損壞，從而降低了產品的可靠性。為解決上述技術問題，利用軟開關技術拓撲一種半橋式軟開關電源，是很好思路，然而一般軟開關變換技術必須解決以下幾個問題:1.頻率固定情況下難以直接進行電壓調整的問題。2.開關管應力較大的問題。3.L、C元件發熱的問題。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種諧振式軟開關電源，解決現有傳統硬開關變換器存在電源效率難以提高、體積和重量難以減小、存在嚴重的電磁幹擾和可靠性低的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:一種諧振式軟開關電源，包括功率因數校正電路，所述功率因數校正電路通過軟開關諧振主電路與輸出濾波電路連接；所述功率因數校正電路包括依次連接的交流濾波模塊、整流模塊、直流濾波模塊和功率因數校正晶片；所述軟開關諧振主電路包括依次連接的厚膜電路、軟開關諧振功率變換器、LLC輸出諧振網絡；所述厚膜電路與採樣電路連接。
[0005]所述交流濾波模塊包括三個並聯的交流濾波電容，相鄰的兩個交流濾波電容之間各接有一個電感線圈；所述整流模塊為全波整流橋；所述功率因數校正晶片型號為MC33262。
[0006]所述軟開關諧振功率變換器包括轉換電容、與所述轉換電容串聯的轉換電阻、開關變壓器，所述轉換電阻與開關變壓器初級線圈連接，所述開關變壓器兩個次級線圈分別與兩個場效應管的柵極連接；所述LLC輸出諧振網絡為串聯諧振網絡。
[0007]所述輸出濾波電路包括二極體，所述二極體接有濾波電感，所述二極體與所述濾波電感之間並聯有第一濾波電容，所述濾波電感輸出端接有與所述第一濾波電容並聯的第二濾波電容。
[0008]本發明的技術原理為:本發明在傳統硬開關變換器的電路中增加了高頻諧振網絡，其主要作用是將開關功率管工作在零電壓和零電流軟開關狀態，本發明諧振式軟開關電源的電流諧振式導通時，電流波形呈正弦波狀，導通時間快結束時，電流減為零。
[0009]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:本發明的電路能大幅度提高開關電源的效率和產品的可靠性；電源的效率可以達到90%;可使開關管啟、閉時的損耗降為零，損耗大幅度降低，可靠性大幅度的提高，開關管應力、L、C元件發熱的問題得到了較好的解決，使得與該開關電源連用的發光器件壽命可以達到十萬小時，是常規硬開關電源的幾倍；同時本發明的軟開關電源工作時不存在電磁幹擾，環保節能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明一實施例結構框圖；
圖2為本發明一實施例電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1和圖2所示，本發明一實施例包括:功率因數校正電路、軟開關諧振主電路、高頻整流輸出濾波電路。功率因數校正電路包括依次連接的交流濾波模塊、整流模塊、直流濾波模塊和功率因數校正晶片；軟開關諧振主電路包括依次連接的高頻振蕩器、軟開關諧振功率變換器、LLC輸出諧振網絡；高頻振蕩器與採樣電路連接。
[0012]功率因數校正電路的原理是:首先將220V/50HZ的交流電源，通過交流濾波、交流整流、預升壓功率因數校正、直流濾波輸出400V電壓，該電壓給軟開關諧振主電路供電。軟開關諧振主電路由厚膜電路(MK1)、軟開關諧振功率變換器、輸出諧振網絡四個單元電路組成；厚膜電路中的高頻振蕩器產生的高頻信號經厚膜電路中的電壓-頻率變換器送至軟開關諧振功率變換器進行功率放大，輸出諧振網絡對經過功率放大後的高頻電壓進行選頻輸出。採樣電路對輸出電流採樣，並將此信號反饋至軟開關諧振主電路中的電流-頻率變換器單元完成恆流控制。高頻整流輸出濾波電路對軟開關諧振主電路產生的高頻電壓進行整流濾波，最終輸出24V/10A的恆定直流。
[0013]交流濾波模塊包括三個並聯的交流濾波電容C1、C2、C3，相鄰的兩個交流濾波電容之間各接有一個電感線圈L1、L2。
[0014]如圖2所示，MC33262為功率因數校正晶片。交流電源輸入電壓範圍為188-264V，直流輸出電壓為400V，功率因數> 0.996，THD < 6%.在系統加電後，全橋BI整流輸出電壓通過電阻R3對電容C9充電，當C9上的電壓達到IC1-MC33262的門限電壓時，晶片啟動工作。晶片第7腳驅使開關管Vl進入開關狀態，此時ICl的第2腳通過電流傳感電阻R4採樣，通過第7腳對Vl進行通斷控制，二極體D2將電感Tl的儲能加至電解電容C15上實現預升壓直流變換，輸出電壓通過R7、R6、R5加至ICl的第I腳實現功率因數校正電路穩壓控制，直流輸出電壓為400V，該電壓給軟開關諧振主電路供電。
[0015]MKl及V1、V2、T3、RL等組成的軟開關諧振主電路，該單元的輸入直流電壓為400V。在系統加電後，MKl產生的高頻振蕩器產生的高頻信號經電壓-頻率變換器處理後產生的開關信號由MKl的!10、11)端通過020、1?13、了2耦合至V2、V3D的柵極，進行開關信號功率轉換，經V2、V3放大後送至由T3、C24、C25、C26、RL組成的LLC輸出諧振網絡。
[0016]輸出諧振網絡的工作原理為:線圈T3的電感LT3和電容C24、C25、C26、及輸出變壓器RL的初級漏感共同組成串聯諧振網絡，本電路與傳統的串聯諧振網絡不同，LLC輸出諧振網絡的輸出變壓器RL的初級漏感也參與諧振過程。開關信號功率轉換器主開關V2、V3的輸出開關頻率只需高於LLC輸出諧振網絡的本證諧振頻率便可實現主開關V2、V3的零電壓和零電流軟開關狀態。合理設計諧振式軟開關電路輸出諧振網絡，選擇其中電感LT3和電容C24、C25、C26及輸出變壓器RL的初級漏感的參數是關鍵的一步。
[0017]本電路的T3電感量為310UH，輸出變壓器TRL的初級漏感LTRL電感量為120UH。
[0018]電感線圈T3的副繞、電阻R17、R18、R19，二極體D5、電容C22組成採樣電路，採樣電壓經電壓-頻率變換器處理後控制了主開關V2、V3的開關頻率，使得其開關頻率隨採樣電壓的變化而變化，由於串聯諧振網絡的激勵頻率發生改變，串聯諧振網絡的電路阻抗發生改變，負載和串聯諧振網絡之間電壓分配也會有所不同，因此可以通過改變主開關V2、V3開關頻率達到恆定電流的目的。
[0019]D6、L3、C27、C28組成高頻整流輸出濾波電路，該單元的輸出直流電壓為24V，輸出直流電流為10A，轉換效率輸出> 96%。
【權利要求】
1.一種諧振式軟開關電源，其特徵在於，包括功率因數校正電路，所述功率因數校正電路通過軟開關諧振主電路與輸出濾波電路連接；所述功率因數校正電路包括依次連接的交流濾波模塊、整流模塊、直流濾波模塊和功率因數校正晶片；所述軟開關諧振主電路包括依次連接的厚膜電路、軟開關諧振功率變換器、LLC輸出諧振網絡；所述厚膜電路與採樣電路連接。
2.根據權利要求1所述的諧振式軟開關電源，其特徵在於，所述交流濾波模塊包括三個並聯的交流濾波電容，相鄰的兩個交流濾波電容之間各接有一個電感線圈。
3.根據權利要求2所述的諧振式軟開關電源，其特徵在於，所述整流模塊為全波整流橋。
4.根據權利要求3所述的諧振式軟開關電源，其特徵在於，所述功率因數校正晶片型號為 MC33262。
5.根據權利要求4所述的諧振式軟開關電源，其特徵在於，所述軟開關諧振功率變換器包括轉換電容、與所述轉換電容串聯的轉換電阻、開關變壓器，所述轉換電阻與開關變壓器初級線圈連接，所述開關變壓器兩個次級線圈分別與兩個場效應管的柵極連接。
6.根據權利要求5所述的諧振式軟開關電源，其特徵在於，所述LLC輸出諧振網絡為串聯諧振網絡。
7.根據權利要求1?6之一所述的諧振式軟開關電源，其特徵在於，所述輸出濾波電路包括二極體，所述二極體接有濾波電感，所述二極體與所述濾波電感之間並聯有第一濾波電容，所述濾波電感輸出端接有與所述第一濾波電容並聯的第二濾波電容。
【文檔編號】H02M1/42GK103560685SQ201310589088
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】黃來, 方芳, 羅志坤, 陳紹藝, 邵壯 申請人:國家電網公司, 國網湖南節能服務有限公司, 國網湖南省電力公司電力科學研究院