CN102761266A - 一种具有多路输出的大功率开关电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多路输出的大功率开关电源电路,包括输入整流及储能电容电路,其输入端接交流电,其输出端分别与辅助电源、主功率变换电路、控制电路的输入端相连,辅助电源向控制电路供电,主功率变换电路的输出端与至少两个输出整流滤波电路的输入端相连,输出整流滤波电路的输出端与BUCK电路的输入端相连,BUCK电路的输出端经采样作为控制电路的输入,控制电路的驱动端分别与主功率变换电路、BUCK电路相连。本发明的BUCK电路的结构比较简单,而其控制保护电路也较容易实现,并且BUCK电路易于实现模块化设计,结构紧凑、效率较高。

Description

—种具有多路输出的大功率开关电源电路
技术领域
[0001] 本发明涉及开关电源领域,尤其是一种具有多路输出的大功率开关电源电路。
背景技术
在大功率开关电源的设计开发中,经常要求电源多路输出且每路输出要求不共地,通常情况下,此类电源的设计往往采取几路输出单独设计,或者,在一路主路输出的后级通过隔离的DC-DC变换器得到其他路要求的输出。当采取几路输出单独设计时,每一路都需要单独的开关器件、隔离变压器、副边整流滤波以及控制和辅助供电等电路,使得电源设计繁琐,占用空间较大,并且成本高工作可靠性低;当采取一个主路和几个隔离的DC-DC隔离变换器时,虽然电路结构比较简单,隔离模块的采购也比较容易,但由于隔离模块的价格一般较高,且后级DC-DC隔离变换器的引入会导致电源的整机效率降低,因此在当前以价格和节能为导向的市场中其市场竞争力会处于劣势。
发明内容
[0002] 本发明的目的在于提供一种电路简单、成本较低、可靠性和效率较高、能够达到多路输出要求的具有多路输出的大功率开关电源电路。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种具有多路输出的大功率开关电源电路,包括输入整流及储能电容电路,其输入端接交流电,其输出端分别与辅助电源、主功率变换电路、控制电路的输入端相连,辅助电源向控制电路供电,主功率变换电路的输出端与至少两个输出整流滤波电路的输入端相连,输出整流滤波电路的输出端与BUCK电路的输入端相连,BUCK电路的输出端经采样作为控制电路的输入,控制电路的驱动端分别与主功率变换电路、BUCK电路相连。
[0003] 由上述技术方案可知,本发明采取前级的开环不控全桥技术得到隔离的多路直流输出电压,后级再通过简单可靠的BUCK电路便可达到多路输出的规格要求。BUCK电路的结构比较简单,而其控制保护电路也较容易实现,并且BUCK电路易于实现模块化设计,结构紧凑、效率较高。本发明电路简单,成本较低,同时可靠性和效率也较高。
附图说明
[0004] 图I是本发明的电路框图;
图2是单相输入时,本发明中输入整流及储能电容电路的电路原理图;
图3是三相输入时,本发明中输入整流及储能电容电路的电路原理图;
图4是本发明中主功率变换电路的电路原理图;
图5是本发明中BUCK电路的电路原理图。
具体实施方式
[0005] 一种具有多路输出的大功率开关电源电路,包括输入整流及储能电容电路1,其输入端接交流电,其输出端分别与辅助电源2、主功率变换电路3、控制电路8的输入端相连,辅助电源2向控制电路8供电,主功率变换电路3的输出端与至少两个输出整流滤波电路的输入端相连,输出整流滤波电路的输出端与BUCK电路的输入端相连,BUCK电路的输出端经采样作为控制电路8的输入,控制电路8的驱动端分别与主功率变换电路3、BUCK电路相连。如图I所示。
[0006] 如图I所示,所述的主功率变换电路3的输出端分别与第一、二输出整流滤波电路4、5的输入端相连,第一输出整流滤波电路4的输出端与第一BUCK的电路6的输入端相连,第二输出整流滤波电路5的输出端与第二 BUCK电路7的输入剮相连,第一、二 BUCK电路6、7的输出端均与控制电路8的输入端相连。
[0007] 输入整流及储能电容电路I主要将输入的交流市电进行整流转换为直流电压,并通过电容进行滤波和储能供后级使用。除上述功能外,输入整流及储能电容电路I还担任电源功率因数矫正的功能,保证电源拥有较高的功率因数。
[0008] 针对电源输入可以单相输入或三相输入的情况,当电源为单相输入时,如图2所 示,所述的输入整流及储能电容电路I包括第一整流电路la,其输入端接单相交流电,其输出端分别接储能电感LI、场效应管Q5的源极,储能电感LI的另一端分别与场效应管Q5的漏极、二极管Dl的阳极相连,二极管Dl的阴极接第一储能电容,第一储能电容由电容Cl、C2、C3、C4并联组成,用于为后级提供稳定的电压,场效应管Q5的栅极与控制电路8的驱动端相连。可见,单相输入时,功能电路通常选取功率因数矫正效果很好的Boost有源功率因数矫正,结构简单可靠,功率因数可达0. 95以上。
[0009] 当电源为三相输入时,如图3所示,所述的输入整流及储能电容电路I包括第二整流电路lb,其输入端接三相交流电,其输出端分别接储能电感L2和第二储能电容,第二储能电容由电容C5、C6、C7、C8并联组成,用于为后级提供稳定的电压。可见,三相输入时,采取无源PFC方式便可达到很高的功率因数(大于0.9),并且电路结构简单可靠性高,在三相输入中广泛采用。
[0010] 如图4所示,所述的主功率变换电路3包括场效应管Q1、Q2、Q3、Q4,其栅极均与控制电路8的驱动端相连,场效应管Ql的源极与场效应管Q3的漏极相连,输入整流及储能电容电路I的输出端接场效应管Ql的漏极、场效应管Q3的源极,场效应管Ql的漏极与场效应管Q2的漏极相连,场效应管Q3的源极与场效应管Q4的源极相连,电感Lr的一端接场效应管Ql的源极,电感Lr的另一端与变压器Tr的初级线圈的一端相连,变压器Tr的初级线圈的另一端与场效应管Q2的源极相连,变压器Tr的次级线圈分别与整流二极管DK1、DK2的阳极相连,整流二极管DK1、Dk2的阴极相连。
[0011] 图4中的Vin相当于第一储能电容或第二储能电容所储存的电量,若控制电路8发送驱动信号至三极管Q1、Q4,Vin正极的电流依次通过三极管Q1、电感Lr、变压器Tr的初级线圈、三极管Q4回到Vin负极,完成全桥功率变换。可见,主功率变换电路3主要实现初级到次级的能量转换,通过开关管一三极管Ql、Q2、Q3、Q4和变压器Tr将输出电压转换到合适的范围,并实现输入输出的隔离。多路输出时与单路输出的主要区别在于变压器Tr的次级线圈需要多个绕组而已,其他方面和单路输出的情况完全一样。
[0012] 如图5所示,所述的BUCK电路包括储能电容C9,储能电容C9接输出整流滤波电路的输出端,储能电容C9的一端与场效应管Q6的漏极相连,场效应管Q6的源极分别与场效应管Q7的漏极、电感L3的一端相连,场效应管Q7的源极分别与储能电容C9、电容ClO的一端相连,电感L3的另一端与电容ClO相连,电容ClO与控制电路8的输入端相连,场效应管Q6、Q7的栅极均与控制电路8的驱动端相连。储能电容C9的作用是保持电压相对稳定,当场效应管Q6导通时,给电感L3充电,电感L3储能;场效应管Q6关断时,电感L3释放电量给Vout充电,场效应管Q7导通,电感L3、场效应管Q7、Vout形成回路,以保持特定的输出。由于全桥变换为全开环方式,因此副边输出整流电压会随输入电压在一定的范围内变化,为了达到要求的输出规格要求,可在设计中选取合适的副边绕组匝数,并通过BUCK电路实现输出要求的目的。在实际应用中,可根据电源的不同规格要求选取其他的斩波电路如:Boost电路等来代替BUCK电路。
[0013] 总之,本发明采取前级的开环不控全桥技术得到隔离的多路直流输出电压,后级再通过简单可靠的BUCK电路便可达到多路输出的规格要求。BUCK电路的结构比较简单,而其控制保护电路也较容易实现,并且BUCK电路易于实现模块化设计,结构紧凑、效率较高。 本发明电路简单,成本较低,同时可靠性和效率也较高。

Claims (6)

1. 一种具有多路输出的大功率开关电源电路,其特征在于:包括输入整流及储能电容电路(I ),其输入端接交流电,其输出端分别与辅助电源(2)、主功率变换电路(3)、控制电路(8)的输入端相连,辅助电源(2)向控制电路(8)供电,主功率变换电路(3)的输出端与至少两个输出整流滤波电路的输入端相连,输出整流滤波电路的输出端与BUCK电路的输入端相连,BUCK电路的输出端经采样作为控制电路(8)的输入,控制电路(8)的驱动端分别与主功率变换电路(3)、BUCK电路相连 。
2.根据权利要求I所述的具有多路输出的大功率开关电源电路,其特征在于:所述的主功率变换电路(3)的输出端分别与第一、二输出整流滤波电路(4、5)的输入端相连,第一输出整流滤波电路(4)的输出端与第一 BUCK的电路(6)的输入端相连,第二输出整流滤波电路(5)的输出端与第二 BUCK电路(7)的输入剮相连,第一、二 BUCK电路(6、7)的输出端均与控制电路(8)的输入端相连。
3.根据权利要求I所述的具有多路输出的大功率开关电源电路,其特征在于:所述的输入整流及储能电容电路(I)包括第一整流电路(la),其输入端接单相交流电,其输出端分别接储能电感LI、场效应管Q5的源极,储能电感LI的另一端分别与场效应管Q5的漏极、二极管Dl的阳极相连,二极管Dl的阴极接第一储能电容,第一储能电容由电容C1、C2、C3、C4并联组成,场效应管Q5的栅极与控制电路(8)的驱动端相连。
4.根据权利要求I所述的具有多路输出的大功率开关电源电路,其特征在于:所述的输入整流及储能电容电路(I)包括第二整流电路(lb),其输入端接三相交流电,其输出端分别接储能电感L2和第二储能电容,第二储能电容由电容C5、C6、C7、C8并联组成。
5.根据权利要求I所述的具有多路输出的大功率开关电源电路,其特征在于:所述的主功率变换电路(3)包括场效应管Q1、Q2、Q3、Q4,其栅极均与控制电路(8)的驱动端相连,场效应管Ql的源极与场效应管Q3的漏极相连,输入整流及储能电容电路(I)的输出端接场效应管Ql的漏极、场效应管Q3的源极,场效应管Ql的漏极与场效应管Q2的漏极相连,场效应管Q3的源极与场效应管Q4的源极相连,电感Lr的一端接场效应管Ql的源极,电感Lr的另一端与变压器Tr的初级线圈的一端相连,变压器Tr的初级线圈的另一端与场效应管Q2的源极相连,变压器Tr的次级线圈分别与整流二极管DK1、De2的阳极相连,整流二极管Dki、Dk2的阴极相连。
6.根据权利要求I所述的具有多路输出的大功率开关电源电路,其特征在于:所述的BUCK电路包括储能电容C9,储能电容C9接输出整流滤波电路的输出端,储能电容C9的一端与场效应管Q6的漏极相连,场效应管Q6的源极分别与场效应管Q7的漏极、电感L3的一端相连,场效应管Q7的源极分别与储能电容C9、电容ClO的一端相连,电感L3的另一端与电容ClO相连,电容ClO与控制电路(8)的输入端相连,场效应管Q6、Q7的栅极均与控制电路(8)的驱动端相连。
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