一種具有多路輸出的大功率開關電源電路的製作方法
2023-12-01 10:47:01
專利名稱：一種具有多路輸出的大功率開關電源電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及開關電源領域，尤其是一種具有多路輸出的大功率開關電源電路。
背景技術：
在大功率開關電源的設計開發中，經常要求電源多路輸出且每路輸出要求不共地，通常情況下，此類電源的設計往往採取幾路輸出單獨設計，或者，在一路主路輸出的後級通過隔離的DC-DC變換器得到其他路要求的輸出。當採取幾路輸出單獨設計時，每一路都需要單獨的開關器件、隔離變壓器、副邊整流濾波以及控制和輔助供電等電路，使得電源設計繁瑣，佔用空間較大，並且成本高工作可靠性低；當採取一個主路和幾個隔離的DC-DC隔離變換器時，雖然電路結構比較簡單，隔離模塊的採購也比較容易，但由於隔離模塊的價格一般較高，且後級DC-DC隔離變換器的引入會導致電源的整機效率降低，因此在當前以價格和節能為導向的市場中其市場競爭力會處於劣勢。
發明內容
本發明的目的在於提供一種電路簡單、成本較低、可靠性和效率較高、能夠達到多路輸出要求的具有多路輸出的大功率開關電源電路。
為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案一種具有多路輸出的大功率開關電源電路，包括輸入整流及儲能電容電路，其輸入端接交流電，其輸出端分別與輔助電源、主功率變換電路、控制電路的輸入端相連，輔助電源向控制電路供電，主功率變換電路的輸出端與至少兩個輸出整流濾波電路的輸入端相連，輸出整流濾波電路的輸出端與BUCK電路的輸入端相連，BUCK電路的輸出端經採樣作為控制電路的輸入，控制電路的驅動端分別與主功率變換電路、BUCK電路相連。由上述技術方案可知，本發明採取前級的開環不控全橋技術得到隔離的多路直流輸出電壓，後級再通過簡單可靠的BUCK電路便可達到多路輸出的規格要求。BUCK電路的結構比較簡單，而其控制保護電路也較容易實現，並且BUCK電路易於實現模塊化設計，結構緊湊、效率較高。本發明電路簡單，成本較低，同時可靠性和效率也較高。
圖I是本發明的電路框 圖2是單相輸入時，本發明中輸入整流及儲能電容電路的電路原理 圖3是三相輸入時，本發明中輸入整流及儲能電容電路的電路原理 圖4是本發明中主功率變換電路的電路原理 圖5是本發明中BUCK電路的電路原理圖。
具體實施例方式一種具有多路輸出的大功率開關電源電路，包括輸入整流及儲能電容電路1，其輸入端接交流電，其輸出端分別與輔助電源2、主功率變換電路3、控制電路8的輸入端相連，輔助電源2向控制電路8供電，主功率變換電路3的輸出端與至少兩個輸出整流濾波電路的輸入端相連，輸出整流濾波電路的輸出端與BUCK電路的輸入端相連，BUCK電路的輸出端經採樣作為控制電路8的輸入，控制電路8的驅動端分別與主功率變換電路3、BUCK電路相連。如圖I所示。如圖I所示，所述的主功率變換電路3的輸出端分別與第一、二輸出整流濾波電路4、5的輸入端相連,第一輸出整流濾波電路4的輸出端與第一BUCK的電路6的輸入端相連，第二輸出整流濾波電路5的輸出端與第二 BUCK電路7的輸入剮相連，第一、二 BUCK電路6、7的輸出端均與控制電路8的輸入端相連。輸入整流及儲能電容電路I主要將輸入的交流市電進行整流轉換為直流電壓，並通過電容進行濾波和儲能供後級使用。除上述功能外，輸入整流及儲能電容電路I還擔任電源功率因數矯正的功能，保證電源擁有較高的功率因數。針對電源輸入可以單相輸入或三相輸入的情況，當電源為單相輸入時，如圖2所 示，所述的輸入整流及儲能電容電路I包括第一整流電路la，其輸入端接單相交流電，其輸出端分別接儲能電感LI、場效應管Q5的源極，儲能電感LI的另一端分別與場效應管Q5的漏極、二極體Dl的陽極相連，二極體Dl的陰極接第一儲能電容，第一儲能電容由電容Cl、C2、C3、C4並聯組成，用於為後級提供穩定的電壓，場效應管Q5的柵極與控制電路8的驅動端相連。可見，單相輸入時，功能電路通常選取功率因數矯正效果很好的Boost有源功率因數矯正，結構簡單可靠，功率因數可達0. 95以上。當電源為三相輸入時，如圖3所示，所述的輸入整流及儲能電容電路I包括第二整流電路lb，其輸入端接三相交流電，其輸出端分別接儲能電感L2和第二儲能電容，第二儲能電容由電容C5、C6、C7、C8並聯組成，用於為後級提供穩定的電壓。可見，三相輸入時，採取無源PFC方式便可達到很高的功率因數(大於0.9)，並且電路結構簡單可靠性高，在三相輸入中廣泛採用。如圖4所示，所述的主功率變換電路3包括場效應管Q1、Q2、Q3、Q4，其柵極均與控制電路8的驅動端相連，場效應管Ql的源極與場效應管Q3的漏極相連，輸入整流及儲能電容電路I的輸出端接場效應管Ql的漏極、場效應管Q3的源極，場效應管Ql的漏極與場效應管Q2的漏極相連，場效應管Q3的源極與場效應管Q4的源極相連，電感Lr的一端接場效應管Ql的源極，電感Lr的另一端與變壓器Tr的初級線圈的一端相連，變壓器Tr的初級線圈的另一端與場效應管Q2的源極相連，變壓器Tr的次級線圈分別與整流二極體DK1、DK2的陽極相連，整流二極體DK1、Dk2的陰極相連。圖4中的Vin相當於第一儲能電容或第二儲能電容所儲存的電量，若控制電路8發送驅動信號至三極體Q1、Q4，Vin正極的電流依次通過三極體Q1、電感Lr、變壓器Tr的初級線圈、三極體Q4回到Vin負極，完成全橋功率變換。可見,主功率變換電路3主要實現初級到次級的能量轉換，通過開關管一三極體Ql、Q2、Q3、Q4和變壓器Tr將輸出電壓轉換到合適的範圍，並實現輸入輸出的隔離。多路輸出時與單路輸出的主要區別在於變壓器Tr的次級線圈需要多個繞組而已，其他方面和單路輸出的情況完全一樣。如圖5所示，所述的BUCK電路包括儲能電容C9，儲能電容C9接輸出整流濾波電路的輸出端，儲能電容C9的一端與場效應管Q6的漏極相連，場效應管Q6的源極分別與場效應管Q7的漏極、電感L3的一端相連，場效應管Q7的源極分別與儲能電容C9、電容ClO的一端相連，電感L3的另一端與電容ClO相連，電容ClO與控制電路8的輸入端相連，場效應管Q6、Q7的柵極均與控制電路8的驅動端相連。儲能電容C9的作用是保持電壓相對穩定，當場效應管Q6導通時，給電感L3充電，電感L3儲能；場效應管Q6關斷時，電感L3釋放電量給Vout充電，場效應管Q7導通，電感L3、場效應管Q7、Vout形成迴路，以保持特定的輸出。由於全橋變換為全開環方式，因此副邊輸出整流電壓會隨輸入電壓在一定的範圍內變化，為了達到要求的輸出規格要求，可在設計中選取合適的副邊繞組匝數，並通過BUCK電路實現輸出要求的目的。在實際應用中，可根據電源的不同規格要求選取其他的斬波電路如Boost電路等來代替BUCK電路。總之，本發明採取前級的開環不控全橋技術得到隔離的多路直流輸出電壓，後級再通過簡單可靠的BUCK電路便可達到多路輸出的規格要求。BUCK電路的結構比較簡單，而其控制保護電路也較容易實現，並且BUCK電路易於實現模塊化設計，結構緊湊、效率較高。 本發明電路簡單，成本較低，同時可靠性和效率也較高。
權利要求
1.一種具有多路輸出的大功率開關電源電路，其特徵在於包括輸入整流及儲能電容電路(I )，其輸入端接交流電，其輸出端分別與輔助電源(2)、主功率變換電路(3)、控制電路(8)的輸入端相連，輔助電源(2)向控制電路(8)供電，主功率變換電路(3)的輸出端與至少兩個輸出整流濾波電路的輸入端相連，輸出整流濾波電路的輸出端與BUCK電路的輸入端相連，BUCK電路的輸出端經採樣作為控制電路(8)的輸入，控制電路(8)的驅動端分別與主功率變換電路(3)、BUCK電路相連 。
2.根據權利要求I所述的具有多路輸出的大功率開關電源電路，其特徵在於所述的主功率變換電路(3)的輸出端分別與第一、二輸出整流濾波電路(4、5)的輸入端相連，第一輸出整流濾波電路(4)的輸出端與第一 BUCK的電路(6)的輸入端相連，第二輸出整流濾波電路(5)的輸出端與第二 BUCK電路(7)的輸入剮相連，第一、二 BUCK電路(6、7)的輸出端均與控制電路(8)的輸入端相連。
3.根據權利要求I所述的具有多路輸出的大功率開關電源電路，其特徵在於所述的輸入整流及儲能電容電路(I)包括第一整流電路(la)，其輸入端接單相交流電，其輸出端分別接儲能電感LI、場效應管Q5的源極，儲能電感LI的另一端分別與場效應管Q5的漏極、二極體Dl的陽極相連，二極體Dl的陰極接第一儲能電容，第一儲能電容由電容C1、C2、C3、C4並聯組成，場效應管Q5的柵極與控制電路(8)的驅動端相連。
4.根據權利要求I所述的具有多路輸出的大功率開關電源電路，其特徵在於所述的輸入整流及儲能電容電路(I)包括第二整流電路(lb)，其輸入端接三相交流電，其輸出端分別接儲能電感L2和第二儲能電容，第二儲能電容由電容C5、C6、C7、C8並聯組成。
5.根據權利要求I所述的具有多路輸出的大功率開關電源電路，其特徵在於所述的主功率變換電路(3)包括場效應管Q1、Q2、Q3、Q4，其柵極均與控制電路(8)的驅動端相連，場效應管Ql的源極與場效應管Q3的漏極相連，輸入整流及儲能電容電路(I)的輸出端接場效應管Ql的漏極、場效應管Q3的源極，場效應管Ql的漏極與場效應管Q2的漏極相連，場效應管Q3的源極與場效應管Q4的源極相連，電感Lr的一端接場效應管Ql的源極，電感Lr的另一端與變壓器Tr的初級線圈的一端相連，變壓器Tr的初級線圈的另一端與場效應管Q2的源極相連，變壓器Tr的次級線圈分別與整流二極體DK1、De2的陽極相連，整流二極體Dki、Dk2的陰極相連。
6.根據權利要求I所述的具有多路輸出的大功率開關電源電路，其特徵在於所述的BUCK電路包括儲能電容C9，儲能電容C9接輸出整流濾波電路的輸出端，儲能電容C9的一端與場效應管Q6的漏極相連，場效應管Q6的源極分別與場效應管Q7的漏極、電感L3的一端相連，場效應管Q7的源極分別與儲能電容C9、電容ClO的一端相連，電感L3的另一端與電容ClO相連，電容ClO與控制電路(8)的輸入端相連，場效應管Q6、Q7的柵極均與控制電路(8)的驅動端相連。
全文摘要
本發明涉及一種具有多路輸出的大功率開關電源電路，包括輸入整流及儲能電容電路，其輸入端接交流電，其輸出端分別與輔助電源、主功率變換電路、控制電路的輸入端相連，輔助電源向控制電路供電，主功率變換電路的輸出端與至少兩個輸出整流濾波電路的輸入端相連，輸出整流濾波電路的輸出端與BUCK電路的輸入端相連，BUCK電路的輸出端經採樣作為控制電路的輸入，控制電路的驅動端分別與主功率變換電路、BUCK電路相連。本發明的BUCK電路的結構比較簡單，而其控制保護電路也較容易實現，並且BUCK電路易於實現模塊化設計，結構緊湊、效率較高。
文檔編號H02M3/155GK102761266SQ20121025714
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者汪邦照, 趙豔, 趙豔飛 申請人:合肥華耀電子工業有限公司