CN101267123B

CN101267123B - 一种稳压电源

Info

Publication number: CN101267123B
Application number: CN2008100238480A
Authority: CN
Inventors: 李网生; 徐国林
Original assignee: CETC 14 Research Institute
Current assignee: CETC 14 Research Institute
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: CN101267123A

Abstract

本发明涉及蓄电池输入的电源，尤其涉及一种稳压电源。本发明所要解决的技术问题是提供一种在输入电压大变换范围内，既保证电源可靠稳压工作，又可以在很宽的输入电压下保证高效的电源。本发明是通过在输入EMI滤波电路，BOOST变换控制电路，全桥移相电路，全桥移相控制及保护电路，辅助源，中增加了BOOST变换及防反电路来实现的。将前级BOOST变换器稳压点降低，使该级变换器不工作在全输入范围，当输入电压105V-140V时，仅有后级软开关移相全桥变换工作，这样就大大提高整机效率。另外将输入反接稳压管接在MOS管V1的支路上，不串入主回路，也使得整机效率得到了提高。

Description

一种稳压电源

技术领域

本发明涉及蓄电池输入的电源，尤其涉及一种稳压电源。

背景技术

电源的输入源为蓄电池，电源输出为低压大电流。蓄电池输出标称值为110V，其端电压变化范围很大，最低到70V，最高为140V，在这样宽的输入范围内，要实现电源稳压输出。当前针对这种宽输入电压范围的情况，实现方法有两种：一种是采用一级变换，即直接进行DC/DC变换，针对低电压大电流输出场合，目前软开关移相全桥是一种比较理想的拓扑，在输入电压的某一段能保证很高的效率，但由于最高输入电压为最低输入电压的两倍，在额定负载下，最低输入电压下的原边电流峰值是最高电压的两倍，为保证全输入电压范围要求，DC/DC变换器的开关管的选取必须按照最大电流和最大输入电压选择，开关管的选择将是很大的问题，并且在额定功率大于1kW和开关频率大于75kHz(因为需要满足电源小体积要求)的情况下，开关管电应力的增加，也会带来整机效率的下降，此外，为保证主变压器全范围能工作，变压器设计必须有足够的裕量，这回大大增加变压器的体积，在实际应用中体积往往是有严格的要求的；针对这种一级变化带来体积、效率和开关应力的问题，另外一种方式是采用两级变换方法，比较典型的方式为前级采用BOOST变换器，将蓄电池输出电压升高到140V，第二级再采用软开关移相全桥变换器将电压变换到要求的电压，第一级变换将电压稳在140V，第二级就不存在由于输入电压的变换引起额定输出功率下电流应力的变化，变压器的设计也由于输出电压的固定，不存在保证低输入电压下需要很大裕量的问题，又由于采用了软开关技术，第二级变换的效率可以很容易达到90％以上，但电源总的效率是第一级和第二级变换的乘积，虽然第一级也可以做到90％以上，两级效率相乘，电源的效率仍就达不到90％；另为防止电源输入引线接反，对电源造成损坏，在电源输入端(正端或者负端)串联接防反二级管，由于输入防反二级管是串接在主回路中的，在工作中也会产生很大的功耗，对电源整体效率也会带来不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在输入电压大变换范围内，即保证电源可靠稳压工作，又可以在很宽的输入电压下保证高效的电源。

本发明是通过在输入EMI滤波电路，BOOST变换控制电路，全桥移相电路，全桥移相控制及保护电路，辅助源，中增加了BOOST变换及防反电路来实现的。

将前级BOOST变换器稳压点降低，使该级变换器不工作在全输入范围，当输入电压105V-140V时，仅有后级软开关移相全桥变换工作，这样就大大提高整机效率。另外将输入反接稳压管接在MOS管V1的支路上，不串入主回路，也使得整机效率得到了提高。

附图说明

图1为本发明的电路框图。

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1，本发明包括输入EMI滤波电路；BOOST变换及防反电路；BOOST变换控制电路；全桥移相电路；全桥移相控制及保护电路；辅助源。

图1、图2，其中T1-T3为变压器；L1-L5为电感；N1-N3为集成电路；V1-V11为半导体管(二极管或者MOS管)；C1-C28为电容；R1-R29为电阻。

1为输入EMI滤波电路，由电容C1、C2、C3、C4、C5，电感L1、L2及热敏电阻R1组成，热敏电阻R1抑制输入浪涌电流，C1、C2、C3及L1、L2组成共模滤波，L1、C3、C4组成差模滤波电路。

2为BOOST变换及防反电路，由电感L3、MOS管V2、二极管V1、V3以及电容C6、C7，电阻R2、R3组成。电感L3、MOS管V2、二极管V1以及电容C6、C7组成BOOST变换电路，二极管V1、V3组成输入电压防反接电路。经过输入EMI滤波电路的直流电压的正端与电感L3的一端相连接，电感的另一端接二极管V1和V3的正极，二极管V1的负极与电容器C6、C7的正端相连接，而V3的负端与MOS管V2的漏极相连接，MOS管V2的源极与取样电阻R3的一端相连接，R3的另一端与电容器C6、C7的负端相连接。；MOS管V2的栅极与取样电阻R2的一端相连接，R2的另一端与电容器C6、C7的负端相连接。

3为BOOST变换控制电路，采用TI控制芯片UC2845，电阻R12、电容C16设定控制芯片的开关频率，电阻R9、R10为输出105V的采样电阻，电容C13，C14和电阻R11组成积分比例负反馈控制，芯片UC2845控制波形通过R13驱动MOS管V2，电阻R15、R14及C17将MOS管V2的电流信号输入到芯片内部。

4为全桥移相电路，包括驱动变压器T2、T3，电阻R5、R6、R7、R8和二极管V10、V11、V12、V13组成的全桥驱动电路，输出整流二极管V8、V9，电容C9、C10和电感L5组成的输出整流滤波电路，以及主变压器。R4为电流取样电阻，阻值很小。电容C11、C12连接到机壳上，对电磁兼容有好处。

5为全桥移相控制及保护电路，控制电路采用UC2879，电阻R29、电容C28设定控制芯片的开关频率，电阻R27、R28和电容C28、C27设定桥臂的死区，电阻R22、R23、R25和电容C22、C23为输出电压的取样及负反馈控制，C25设定全桥电路的软启动时间。保护电路通过控制芯片的关断脚C/S+(4脚)和软启动脚SS(6脚)来实现，由运放N3，电阻R16、R17、R18、R19、R20、R21、R24、R26，电容C18、C19、C20、C24，以及二极管V10、V11组成。其中输出过压电路由电阻R20、R21、R26，电容C18、C24、二极管V10组成。输出过流电路由电阻R18、R19、R24，电容C19、C20、二极管V11组成。

辅助源，电路图中的芯片N1的供电由专门的电源模块供给；芯片N2和N3由另外一片专门的电源模块供给。

蓄电池输出直流电压经过输入EMI滤波电路的处理作为第一级变换BOOST变换及防反电路的输入(+V1)，而经过BOOST变换及防反电路的输出(+105V)又是第二级变换全桥移相电路的输入电压。BOOST变换及防反电路输出的直流电压(即+105V)和MOS管V2的电流取样电压(通过取样电阻R3)输入到BOOST变换控制电路内，而BOOST变换及控制电路的控制信号输出到BOOST变换及防反电路内MOS管V2的门极。全桥移相电路的直流输出电压(V0)及输出电流取样电压(IO)输出到全桥移相控制及保护电路；全桥移相控制和保护电路的控制信号输出到全桥移相电路内的变压器T2和T3的原边。

电源为两级变换，有两级变换的优点，在保证宽输入电压下电源稳定工作的情况，开关管的电流应力和主功率变压器比电源仅一级变换小很多，另外采用调整稳压点的方法，保证电源在很宽的输入电压范围内仅有后级变换在工作，这将大大改善两级变换带来电源总效率较低的问题。

具体的方法是：将BOOST变换的稳压点改变，稳压点设定在105V，当输入电压超过105V时，BOOST变换器不工作，就变成只有一级软开关移相全桥变换在工作，这就大大提高了电源的整体效率，蓄电池的标称输出电压为110V，这就保证在蓄电池标称输出的情况下电源的高效率。另外，将一般串联接在主回路中的输入防反接的二级管移到MOS管V1的上面。这样电源就有两种工作状态，在输入在70V-105V时，电源为两级变换工作方式，前级BOOST变换器通过控制MOS管V1，使前级输出电压稳定在105V，后级再经过软开关移相全桥变换，保证蓄电池标称输出下降的情况下，电源可以可靠的工作；当输入在105V-140V时，MOS管V1不工作，L1等同于后级变换器的输入电感，电源仅有后级工作，这样MOS管V1上的开关损耗就可以忽略不计，这样大大提高了电源的整体效率。输入防反接设计工作情况：当输入反接时，后级由于有BOOST变换器的二级管V2，保护后级不会工作，也不会出现损坏，前级由于V3的阻隔，使得MOS管不会由于内部体二级管而引起输入电源的短路，对于电容而言，C1为无极性电容不存在极性，C2为有极性电容，当二级管V2的阻隔，也不会产生短路。

Claims

1.一种稳压电源，包括输入EMI滤波电路，BOOST变换控制电路，全桥移相电路，全桥移相控制及保护电路，辅助源，其特征在于：还包括BOOST变换及防反电路，蓄电池输出直流电压经过输入EMI滤波电路的处理作为第一级变换BOOST变换及防反电路的输入，而经过BOOST变换及防反电路的输出又是第二级变换全桥移相电路的输入电压；BOOST变换及防反电路输出的直流电压和通过取样电阻R3的MOS管V2的电流取样电压输入到BOOST变换控制电路内，而BOOST变换控制电路的控制信号输出到BOOST变换及防反电路内MOS管V2的门极；全桥移相电路的直流输出电压V0及输出电流取样电压IO输出到全桥移相控制及保护电路；全桥移相控制及保护电路的控制信号输出到全桥移相电路内的变压器T2和T3的原边；

BOOST变换及防反电路由电感L3、MOS管V2、二极管V1、V3以及电容C6、C7，电阻R2、R3组成，电感L3、MOS管V2、二极管V1以及电容C6、C7组成BOOST变换电路，二极管V1、V3组成输入电压防反接电路，经过输入EMI滤波电路的直流电压的正端与电感L3的一端相连接，电感的另一端接二极管V1和V3的正极，二极管V1的负极与电容器C6、C7的正端相连接，而V3的负端与MOS管V2的漏极相连接，MOS管V2的源极与取样电阻R3的一端相连接，R3的另一端与电容器C6、C7的负端相连接，MOS管V2的栅极与取样电阻R2的一端相连接，R2的另一端与电容器C6、C7的负端相连接。