CN104811039A - 一种开关电源变换器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种开关电源变换器，由输入电源、2个开关管、3个电感、3个电容、3个二极管构成开关电源。提供了一种结构简单的变换器拓扑结构，通过全控型开关器件互补导通实现电压的转换，不需要隔离变压器，控制要求低，可满足不同需要的电压输出。

Description

一种开关电源变换器

技术领域

本发明涉及一种电力电子变换装置，尤其是一种开关电源变换器。

背景技术

图1是表示现有的开关电源变换器的结构的电路图。图1中所示的开关电源装置通过称之为电流共振型开关电源装置的方式将来自商用电源的交流电压进行整流平滑后的直流电压作为直流输入电压Uin而输入。在供给直流输入电压Uin的直流电源Uin的两端，串联连接有由MOSFET构成的开关元件Q11(第1开关元件)和由MOSFET构成的开关元件Q12(第2开关元件)。在开关元件Q12的漏源之间(或者也可以在开关元件Q11的漏源之间)连接有电压共振电容器Cv1，并且连接有由共振电抗器Lr1和变压器T1的一次线圈Np1和电流共振电容器Ci1所构成的第1共振电路。共振电抗器Lr1例如可用变压器T1的漏感代替。在开关元件Q12的漏源之间连接有二极管D1，在开关元件Q11的漏源之间连接有二极管D2。二极管D1、D2可以是开关元件Q11、Q12的寄生二极管。

此外，在变压器T1的二次侧串联连接有卷绕成分别逆相的二次线圈Ns11、Ns12。在二次线圈Ns11、Ns12产生的电压通过二极管D11、D12整流，且通过输出平滑电容器Co1平滑而作为输出电压Vo1而输出。设置了死区时间的栅极信号以相同的接通幅度从控制电路10交替输入到开关元件Q11、Q12的栅极，该死区时间用于防止开关元件Q11、Q12同时接通。在开关元件Q11、Q12交替地接通/断开时，在开关元件Q11、Q12流过共振电流，通过二极管D11、D12在变压器T1的二次侧放出正弦波状的共振电流。输出电压Vo1，经由未图示的光电耦合器等的绝缘装置反馈到一次侧的控制电路10，通过控制电路10控制开关元件Q11、Q12的开关频率，使得输出电压Vo1成为预定值。在该电流共振型开关电源装置中，各开关元件Q11、Q12接通时因为电流流过负方向(流过二极管D2、D1的电流)，因此不产生开关损失。并且，因为进行了共振动作，也不会产生断开开关元件Q11、Q12时的冲击电压。从而能够使用低耐压的开关元件，是构成高效电源所需要的极为有效的方式。

然而，在如图1所示的共振型开关电源装置中，需要使用隔离变压器，增加了成本及实际安装面积的问题。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的电压转换器，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的开关电源变换器包括输入电源，开关管S1、S2，二极管D1、D2、D3，电感L1、L2、L3，电容C1、C2、C3。输入电源Uin的正极连接电感L1的一端，输入电源Uin的负极连接电感L2的一端、电容C2的一端；电感L1的另一端连接开关管S1的一端、二极管D1的阴极，开关管S1的另一端连接二极管D1的阳极、开关管S2的一端、二极管D2的阳极，且连接点记为连接点A，二极管D1、D2的阳极均与连接点A连接；开关管S2的另一端连接二极管D2的阴极、电感L2的另一端；电感L3的一端连接二极管D3的阴极，且连接点记为B点，电感L3的另一端连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接二极管D3的阳极、电容C2的另一端；连接点A与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与连接点B连接；电容C3两端的电压作为输出电压Uout。电感L1、L2感抗值相等；电感L1、L2为耦合电感；开关管S1、S2为全控型开关器件，可为IGBT或MOSFET；二极管D1、D2、D3为快恢复二极管；开关管S1、S2互补导通。

本发明的开关电源变换器拓扑结构简单，不需要隔离变压器，控制要求低，可满足不同需要的电压输出。

附图说明

图1：现有技术中的开关电源变换器的典型拓扑图；

图2：本发明的开关电源变换器的拓扑图。

具体实施方式

由图2可知，本发明的开关电源变换器包括输入电源，开关管S1、S2，二极管D1、D2、D3，电感L1、L2、L3，电容C1、C2、C3。输入电源Uin的正极连接电感L1的一端，输入电源Uin的负极连接电感L2的一端、电容C2的一端；电感L1的另一端连接开关管S1的一端、二极管D1的阴极，开关管S1的另一端连接二极管D1的阳极、开关管S2的一端、二极管D2的阳极，且连接点记为连接点A，二极管D1、D2的阳极均与连接点A连接；开关管S2的另一端连接二极管D2的阴极、电感L2的另一端；电感L3的一端连接二极管D3的阴极，且连接点记为B点，电感L3的另一端连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接二极管D3的阳极、电容C2的另一端；连接点A与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与连接点B连接；电容C3两端的电压作为输出电压Uout。

电感L1、电感L2的感抗值相等，优化的可为相互耦合的电感，可降低互感干扰；在S1、S2与之配合的并联二极管导通时候可保证输出电压在连接点A上下两部分的电压是相同的；开关管S1、S2为全控型开关器件，例如IGBT、MOSFET等，二极管D1、D2、D3可为快恢复二极管。开关管S1、S2由相应的控制电路和驱动电路进行驱动控制，且互补导通，在此不做赘述。

通过脉冲控制开关管S1、S2导通和/或关断，使输入电源的Uin的能量给电感、电容等储能元件进行储能，并通过开关电路对输出电压进行释放能量，形成开关电源，通过不同的占空比获得不同等级的输出电压Uout。

Claims (6)

1.一种开关电源变换器，其特征在于该开关电源变换器由输入电源、2个开关管、3个电感、3个电容、3个二极管构成。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源变换器，该开关电源变换器包括输入电源Uin，开关管S1、S2，二极管D1、D2、D3，电感L1、L2、L3，电容C1、C2、C3；输入电源Uin的正极连接电感L1的一端，输入电源Uin的负极连接电感L2的一端、电容C2的一端；电感L1的另一端连接开关管S1的一端、二极管D1的阴极，开关管S1的另一端连接二极管D1的阳极、开关管S2的一端、二极管D2的阳极，且连接点记为连接点A，二极管D1、D2的阳极均与连接点A连接；开关管S2的另一端连接二极管D2的阴极、电感L2的另一端；电感L3的一端连接二极管D3的阴极，且连接点记为B点，电感L3的另一端连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接二极管D3的阳极、电容C2的另一端；连接点A与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与连接点B连接；电容C3两端的电压作为输出电压Uout。

3.根据权利要求2所述的开关电源变换器，电感L2、L3感抗值相等。

4.根据权利要求3所述的开关电源变换器，电感L2、L3为耦合电感。

5.根据权利要求2所述的开关电源变换器，开关管S1、S2为全控型开关器件且互补导通；二极管D1、D2、D3为快恢复二极管。

6.根据权利要求5所述的开关电源变换器，所述的开关管S1、S2为IGBT或MOSFET。