CN104868739B - 一种基于三电平直流母线的dc‑dc开关电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三电平直流母线的DC‑DC开关电源系统，包括三电平直流母线、第一级开关电源、第二级开关电源、第一输出端及第二输出端；所述三电平直流母线与第一级开关电源的输入端相连接，第一级开关电源的输出端与第一输出端及第二级开关电源的输入端相连接，第二级开关电源的输出端与第二输出端相连接。本发明的功率密度高，并且母线电压低。
Description
技术领域
本发明属于电力电子领域，涉及一种开关电源系统，具体涉及一种基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统。
背景技术
多电平逆变器的研究和应用是现代电力电子技术的最新发展方向之一，也是近年来发展起来的一种新兴变流技术，三电平逆变器作为多电平逆变器的一种，其具有更加简单的电路拓扑及控制算法，良好的输出特性，现已广泛的应用于变频器、有缘电力滤波器(APF)、太阳能光伏逆变器等领域，成为当前最炙手可热的逆变技术。三电平逆变器的控制器离不开低压电源，因此高效的开关电源是三电平逆变器所必须的。
传统开关电源为基于两电平直流母线技术，其输入要么直接为逆变器直流母线正、负极，或者是低压交流电源经整流后得到的直流电源，这两种模式前一种模式受母线电压等级的影响，开关电源中各元件的耐压等级要求较高，且电应力大；后一种模式虽然解决了母线电压过高所带来的不利影响，但其对输入交流电源的要求导致其在实际使用中的不便，并且功率密度低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统，该系统的功率密度高，并且母线电压低。
为达到上述目的，本发明所述的基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统包括三电平直流母线、第一级开关电源、第二级开关电源、第一输出端及第二输出端；
所述三电平直流母线与第一级开关电源的输入端相连接，第一级开关电源的输出端与第一输出端及第二级开关电源的输入端相连接，第二级开关电源的输出端与第二输出端相连接。
所述第一级开关电源包括第一电源软起电路、第一控制器UC2845电路、MOS管驱动电路、脉冲变压器T1电路、用于检测三电平直流母线上电流信息的第一电流检测电路、以及用于检测第一输出端电压信息的第一输出电压反馈电路；
三电平直流母线与脉冲变压器T1电路的输入端相连接，所述第一电源软起电路与第一控制器UC2845电路相连接，第一控制器UC2845电路的输出端通过MOS管驱动电路与脉冲变压器T1电路的控制端相连接，脉冲变压器T1电路的输出端与第一输出端及第二级开关电源的输入端相连接；
所述第一电流检测电路的输出端及第一输出电压反馈电路的输出端均与第一控制器UC2845电路的控制端相连接。
所述第二级开关电源包括第二电源软起电路、第二控制器UC2845电路、脉冲变压器T4电路、用于检测第二级开关电源输人端的电流信息的第二电流检测电路、以及用于检测第二输出端的电压信息的第二输出电压反馈电路；
第一输出端通过分压电阻与第二控制器UC2845电路的电源输入端相连接，第二电源软起电路与第二控制器UC2845电路的参考电压输出端相连接，第二电流检测电路的输出端及第二输出电压反馈电路的输出端均与第二控制器UC2845电路的输入端相连接，第二控制器UC2845电路的输出端与脉冲变压器T4电路的控制端相连接，脉冲变压器T4电路的输出端与第二输出端相连接。
所述MOS管驱动电路包括第一变压器、第一驱动电路及第二驱动电路；
所述控制器UC2845电路的输出端与第一变压器的原边绕组相连接，第一变压器的两个副边绕组分别与第一驱动电路的输入端及第二驱动电路的输入端相连接，第一驱动电路的输出端及第二驱动电路的输出端分别与脉冲变压器T1电路的中第二变压器的两个原边绕组相连接。
所述第一驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、第一三极管及第一MOS管；
第一变压器中第一个副边绕组的一端与第一三极管的集电极、第二电阻R106的一端、第一电容的一端及第一MOS管的漏极相连接，第一变压器中第一个副边绕组的另一端与第一二极管的阳极及第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端与第一三极管的基极相连接，第一二极管的阴极经第三电阻与第一三极管的发射极、第二二极管的阳极及第四电阻的一端相连接，第二电阻的另一端及第二二极管的阴极与第一MOS管的栅极相连接，第四电阻的另一端与第一电容的另一端相连接，第一MOS管的另一端与脉冲变压器电路中第二变压器上的第一个原边绕组相连接。
所述第二驱动电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管、第三二极管、第四二极管、第二电容、第二MOS管；
第一变压器中第二个副边绕组的一端与第二三极管的集电极、第八电阻的一端、第二电容的一端及第二MOS管的漏极相连接，第一变压器中第二个副边绕组的另一端与第五电阻的一端、第三二极管的阳极相连接，第五电阻的另一端与第二三极管的基极相连接，第三二极管的阴极经第六电阻与第二三极管的发射极、第四二极管的阳极及第七电阻的一端相连接，第四二极管的阴极与第八电阻的另一端及第二MOS管的栅极相连接，第七电阻的另一端与第二电容的另一端相连接，第二MOS管的源极与脉冲变压器T1电路中第二变压器上第二个原边绕组相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统采用三电平直流母线提供电能，使用范围较广，并且第一级开关电源1的输入端直接与三电平直流母线相连接，通过第一级开关电源1及第二级开关电源2进行电压转换，从而降低第一级开关电源及第二级开关电源上各元件的电压，并且开关电源系统的功率密度得到大幅的提高。第一输出端及第二输出端均可作为用户直接使用的电源，大大缩小了电源的体积，并将输出电源纹波大幅减小，电源纹波只有±50mV。
进一步，所述第一级开关电源包括第一电源软起电路、第一控制器UC2845电路、MOS管驱动电路、脉冲变压器T1电路、第一电流检测电路以及第一输出电压反馈电路，第一控制器UC2845电路的PWM控制信号通过MOS管驱动电路控制脉冲变压器T1电路，使输入进来的三电平直流母线电压进行变换，通过第一电源软起电路有效避免第一控制器UV2845电路输出的PWM控制信号在上电瞬间的占空比过大，防止冲击；
进一步，所述第二级开关电源包括第二电源软起电路及二控制器UV2845电路，有效的避免第二控制器UV2845电路输出的PWM控制信号在上电瞬间的占空比过大，防止冲击。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中第一级开关电源1的结构示意图；
图3为本发明中第二级开关电源2的结构示意图；
图4为本发明中第一电源软起电路11的结构示意图；
图5为本发明中第一控制器UC2845电路12的结构示意图；
图6为本发明中MOS管驱动电路13的结构示意图；
图7为本发明中第一电流检测电路14的结构示意图；
图8为本发明中脉冲变压器T1电路15的结构示意图；
图9为本发明中第一输出电压反馈电路16的结构示意图；
图10为本发明中第二电源软起电路21的结构示意图；
图11为本发明中第二控制器UC2845电路22的结构示意图；
图12为本发明中第二电流检测电路23的结构示意图；
图13为本发明中脉冲电压器T4电路的结构示意图；
图14为本发明中第二输出电压反馈电路25的结构示意图；
图15为本发明中第一开关电源1输出电压UO1检测电路示意图。
其中，1为第一级开关电源、2为第二级开关电源、11为第一电源软起电路、12为第一控制器UC2845电路、13为MOS管驱动电路、14为第一电流检测电路、15为脉冲变压器T1电路、16为第一输出电压反馈电路、21为第二电源软起电路、22为第二控制器UC2845电路、23为第二电流检测电路、24为脉冲变压器T4电路、25为第二输出电压反馈电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图2及图3，本发明所述的基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统包括三电平直流母线、第一级开关电源1、第二级开关电源2、第一输出端及第二输出端；所述三电平直流母线与第一级开关电源1的输入端相连接，第一级开关电源1的输出端与第一输出端及第二级开关电源2的输入端相连接，第二级开关电源2的输出端与第二输出端相连接。
所述第一级开关电源1包括第一电源软起电路11、第一控制器UC2845电路12、MOS管驱动电路13、脉冲变压器T1电路15、用于检测三电平直流母线上电流信息的第一电流检测电路14、以及用于检测第一输出端电压信息的第一输出电压反馈电路16；三电平直流母线与脉冲变压器T1电路(15)的输入端相连接，第一电源软起电路11与第一控制器UC2845电路12中控制器参考电压输出端相连接，第一控制器UC2845电路12的输出端通过MOS管驱动电路13与脉冲变压器T1电路15的控制端相连接，脉冲变压器T1电路15的输出端与第一输出端及第二级开关电源2的输入端相连接；第一电流检测电路14的输出端及第一输出电压反馈电路16的输出端均与第一控制器UC2845电路12的控制端相连接。
所述第二级开关电源2包括第二电源软起电路21、第二控制器UC2845电路22、脉冲变压器T4电路24、用于检测第二级开关电源2输入端的电流信息的第二电流检测电路23、以及用于检测第二输出端的电压信息的第二输出电压反馈电路25；第一输出端通过分压电阻与第二控制器UC2845电路22的电源输入端相连接，第二电源软起电路21与第二控制器UC2845电路22的参考电压输出端相连接，第二电流检测电路23的输出端及第二输出电压反馈电路25的输出端均与第二控制器UC2845电路22的输入端相连接，第二控制器UC2845电路22的输出端与脉冲变压器T4电路24的控制端相连接，脉冲变压器T4电路24的输出端与第二输出端相连接。
所述MOS管驱动电路13包括第一变压器T2、第一驱动电路及第二驱动电路；控制器UC2845电路的输出端与第一变压器T2的原边绕组相连接，第一变压器T2的两个副边绕组分别与第一驱动电路的输入端及第二驱动电路的输入端相连接，第一驱动电路的输出端及第二驱动电路的输出端分别与脉冲变压器T1电路15的中第二变压器的两个原边绕组相连接。所述第一驱动电路包括第一电阻、第二电阻R106、第三电阻R104及第四电阻RF1、第一二极管D2、第二二极管D6、第一电容C82、第一三极管Qt1及第一MOS管Q2；第一变压器T2中第一个副边绕组的一端与第一三极管Qt1的集电极、第二电阻R106的一端、第一电容C82的一端及第一MOS管Q2的漏极相连接，第一变压器T2中第一个副边绕组的另一端与第一二极管D2的阳极及第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端与第一三极管Qt1的基极相连接，第一二极管D2的阴极经第三电阻R104与第一三极管Qt1的发射极、第二二极管D6的阳极及第四电阻RF1的一端相连接，第二电阻R106的另一端及第二二极管D6的阴极与第一MOS管Q2的栅极相连接，第四电阻RF1的另一端与第一电容C82的另一端相连接，第一MOS管Q2的另一端与脉冲变压器T1电路15中第二变压器上的第一个原边绕组相连接。所述第二驱动电路包括第五电阻、第六电阻R103、第七电阻RF2、第八电阻R107、第二三极管Qt2、第三二极管D3、第四二极管D7、第二电容C83、第二MOS管Q3；第一变压器T2中第二个副边绕组的一端与第二三极管Qt2的集电极、第八电阻R107的一端、第二电容C83的一端及第二MOS管Q3的漏极相连接，第一变压器T2中第二个副边绕组的另一端与第五电阻的一端、第三二极管D3的阳极相连接，第五电阻的另一端与第二三极管Qt2的基极相连接，第三二极管D3的阴极经第六电阻R103与第二三极管Qt2的发射极、第四二极管D7的阳极及第七电阻RF2的一端相连接，第四二极管D7的阴极与第八电阻R107的另一端及第二MOS管Q3的栅极相连接，第七电阻RF2的另一端与第二电容C83的另一端相连接，第二MOS管Q3的源极与脉冲变压器T1电路15中第二变压器上第二个原边绕组相连接。
第一级开关电源1挂接于三电平直流母线，为了不影响三电平直流母线特性，防止由于第一级开关电源1的引入而导致三电平直流母线中点N发生偏移，因此本实施例中第一级开关电源1所使用变压器为原边设计了两组完全相同的绕组，它们分别受第一MOS管Q2及第二MOS管Q3的控制，工作时两路原边绕组两端压降基本相等，且同时作功为后端副边绕组提供能量，加之两原边绕组特性完全相同，电路阻抗相等，因此流过两路原边绕组的电流也基本相等，避免了两路原边绕组流过电流的不同而导致三电平直流母线中点N发生偏移。
第二级开关电源2以第一级开关电源1输出的电压UO1作为电源，变压器原边绕组在控制器输出的PWM控制信号控制下导通、关断，为副边绕组提供能量，输出用户所需电压UO2。变压器在设计时可设计成多路副边绕组，这样用户就可以得到多路电源输出，设计必须遵守UO1>UO2的原则。
参考图4，第一电源软起电路11与第一控制器UC2845电路12中的控制器UC2845的5V参考电压输出引脚连接，控制器UC2845上电后，5V参考电压输出引脚即输出参考电压，经过电阻R92对电容C85的进行充电，使参考电压缓慢上升至5V，从而抑制上电瞬间控制器UC2845输出的PWM控制信号占空比过大，防止冲击。
参考图5，第一控制器UC2845电路12采用三电平直流母线正极P与中点N作为供电电源，首先三电平直流母线的正极P经电阻分压后得到15V电压，其满足控制器UC2845的起振电压，从而使第一级开关电源1开始工作，由于控制器UC2845输出PWM控制信号时会导致供电电源瞬间跌落，而导致控制器UC2845停止工作，因此在后级变压器设计中加入了辅助供电绕组，从保证控制器UC2845供电的持续性，防止PWM控制信号中断，导致系统工作不稳定。
控制器UC2845的外部振荡频率由电阻R112和电容C31决定，控制器UC2845输出的PWM控制信号频率F则为外部振荡频率的一半，即F＝f/2。
对相对地(三电平直流母线中点N)反接的二极管D5为控制器UC2845输出低电平控制信号时提供了足够低的低电平，防止MOS管q9出现误导通的现象。
参考图8，脉冲变压器T1电路15中为了使三电平直流母线中点在开关电源工作时不被拉偏，变压器T1的原边绕组设计为两组具有相同参数的绕组T1-1和T1-2，绕组T1-1和T1-2的匝数均为原边绕组匝数NP的一半。
变压器T1的原边绕组T1-1一端与三电平直流母线的正极P相连接，另一端与第一MOS管Q2的漏极D相连接，第一MOS管Q2的源极S通过第一电流检测电路14中的电流采样电阻RT1与三电平直流母线中点N电连接，从而构成第一级开关电源1的上桥臂；变压器T1的原边绕组T1-2一端与三电平直流母线的中点N电连接，另一端通过第一电流检测电路14中电流互感器T3的一次侧绕组与第二MOS管Q3的漏极D电连接，第二MOS管Q3的源极S与三电平直流母线的负极G电连接，从而构成第一级开关电源1的下桥臂。第一级开关电源1的上桥臂及下桥臂通过三电平直流母线的中点N相连接，共同构成完整的三电平桥臂，由于变压器原边绕组T1-1和T1-2匝数相同，安装于同一变压骨架上，且两组绕组使用同一磁芯，其特性基本相同，且工作过程中占空比完全相同两组原边绕组同时导通，同时关断，且第一级开关电源1的上桥臂及下桥臂阻抗相同，因此流过第一级开关电源1的上桥臂及下桥臂的电流相等，从而有效的保证了三电平直流母线中点不会发生偏移，使得三电平直流母线能够稳定工作。
变压器T1的副边绕组同名端输出经过二极管D4整流后输出给用户及第二级开关电源2。变压器T1副边绕组输出的交流电源经过二极管D4整流时，二极管D4不断的开通及关断，从而产生开关次纹波电压，为了改善输出电源的质量，因此给整流二极管D4并联阻容吸收电路，以吸收二极管D4开通、关断过程形成的冲击，减少纹波输出。
参考图9，第一输出电压反馈电路16中第一级开关电源1的输出电压UO1经电阻分压后得到电压Ufb1，该电压Ufb1与AZ431内部2.5V参考电压进行比较，当Ufb1>＝2.5V时，AZ431导通，使光耦U6导通，控制器UC2845电压检测反馈输入引脚拉低，则控制器UC2845输出的PWM控制信号的占空比调节为0％，当Ufb1<2.5V时，AZ431截止，则控制器电压检测反馈输入引脚的电压不变，控制器UC2845正常输出PWM控制信号。
参考图6，MOS管驱动电路13为了防止三电平直流母线在开关电源工作过程中出现中点N偏移的现象，保证三电平直流母线的工作特性不发生改变，第一级开关电源1在工作过程中必须保证三电平直流母线的正极P对中点N与中点N对负极G的负载相同，且流过相同大小的电流，因此变压器T1在设计时便设计了两组特性完全相同的原边绕组，并使用两只规格型号相同的第一MOS管Q2及第二MOS管Q3进行控制。为了保证两组原边绕组具有相同的负载，因此第一MOS管Q2及第二MOS管Q3同时开通或关断，第一MOS管Q2及第二MOS管Q3具有相同的控制信号。
为了实现第一MOS管Q2及第二MOS管Q3具有相同的PWM控制信号，设计中使用1路控制器UC2845输出的PWM控制信号控制变压器T2原边工作。变压器T2副边则为两组完全相同的绕组，两路副边绕组采用隔离设计，输出两路隔离的PWM控制信号。该PWM控制信号能够输出足够大的电流尖峰，给第一MOS管Q2及第二MOS管Q3的节电容快速充电，从而使第一MOS管Q2及第二MOS管Q3快速导通。
控制器UC2845输出PWM控制信号驱动MOS管q9工作，使电流流过变压器T2原边绕组，并在变压器T2的副边绕组上形成与控制器UC2845输出的PWM控制信号完全相同的控制信号，当该PWM控制信号为高电平时，电流流过第一二极管D2、第三电阻R104以及第二二极管D6，快速给第一MOS管Q2的结电容充电，当第一MOS管Q2的栅极电压上升至5V后，第一MOS管Q2完全导通。当该控制信号为低电平时，第一二极管D2截止，同时第二二极管D6两端电压反向，第二二极管D6截止，第一MOS管Q2的栅极电压通过第四电阻RF1施加于第一三极管的发射极与集电极两端。低电平控制信号使得第一三极管Qt1基极流过基极电流Ib，第一三极管Qt1导通，使第一MOS管Q2的栅极通过第四电阻RF1向变压器T2副边绕组异名端放电，使第一MOS管Q2快速关断。
参考图7，第一电流检测电路14的工作原理为：从三电平直流母线的正极P流入变压器T3原边绕组的电流IO1，并未直接流回三电平直流母线中点N，而是流过电阻值很小的采样电阻RT1，并在采样电阻RT1两端形成采样电压UCT1，由三电平直流母线中点N流出的电流IO2首先流过变压器T1的另一组原边绕组，再经过电流互感器T3的一次侧绕组与第二MOS管Q3后流回三电平直流母线的负极G。电流IO2流过互感器T3一次侧绕组，并在二次侧绕组上形成检测电流ICT2。检测电流ICT2进过二极管D1整流后，在采样电阻RT2两端形成采样电压UCT2。上述两路电流检测采样电压经过叠加的结果为三电平直流母线上流过整个第一级开关电源1的电流采样电压UCT，该电压经过限流电阻R97后输入给控制器UC2845，控制器UC2845通过检测UCT的幅值就能够判断是否发生短路或电流过大，其中，当电流过大或发生短路时，第一电流检测电路14输出电压UCT>1V，则控制器UC2845切断PWM控制信号输出；当电流正常时，第一电流检测电路14输出电压UCT<1V，则控制器UC2845正常输出PWM控制信号。
参考图10，第二电源软起电路21与控制器UC2845的5V参考电压输出引脚相连接，控制器UC2845上电后，5V参考电压输出引脚即输出参考电压经过电阻R91对电容C86进行充电，使参考电压缓慢上升至5V，从而抑制上电瞬间控制器UC2845输出的PWM控制信号占空比过大，防止冲击。
参考图11，第一级开关电源1的输出电压UO1经电阻R178及电阻R179分压后得到一个大于10V的控制器UC2845起振电压UZ2，控制器UC2845开始输出PWM控制信号，当控制器UC2845开始输出时会将电源电压拉低，而导致控制器UC2845停止输出PWM控制信号，使得系统无法稳定工作，因此在设计变压器时需设计一路大于10V的辅助电源输出。
控制器UC2845的外部振荡频率f由电阻R113和电容C32决定，控制器UC2845输出的PWM控制信号频率F则为外部振荡频率的一半。
控制器UC2845输出口能够输出大于1A的电流，控制器UC2845可以直接控制MOS管q10。对地反接的二极管D14在PWM控制信号为低电平时能够提供足够低的低电平，使MOS管q10处于稳定的关断状态，防止MOS管q10误动作。
参考图12，流过变压器T4与MOS管q10的电流通过串联的小阻值电阻进行采样，当电流过大或短路时，该采样电压UCT3>＝1V，控制器UC2845切断PWM控制信号输出，防止损坏MOS管q10。当电流正常时，该采样电压UCT3<1V，控制器UC2845正常输出PWM控制信号。
参考图13，变压器T4的原边绕组一端与第一级开关电源1的输出电压正极相连，另一端与MOS管q10的漏极连接，由于MOS管在关断时，变压器T4原边绕组两端电压极性发生反转，变压器T4原边变为电源继续向外输出电流，则在MOS管q10的漏极形成反向尖峰电压；
变压器T4的副边绕组输出电压小于原边电压UO1，变压器T4的副边绕组输出端的整流二极管在导通及关断过程中会产生较大的纹波电压，通过给每一路副边绕组的整流二极管增加RC吸收电路，有效降低第一级开关电源1的输出纹波。
参考图14，将变压器T4的任意输出作为反馈，有效的保证第二级开关电源2输出电压的稳定性，并实现第二级开关电源2的闭环控制，被取出的反馈电压经过电阻分压后得到一个参考电压Ufb，该电压与控制器UC2845内部2.5V参考电压进行比较，当Ufb>2.5V时，则开关电源输出电压过高，控制器UC2845将减小PWM控制信号占空比，当Ufb<2.5V时，则开关电源输出电压过低，控制器UC2845将增大PWM控制信号占空比，实现对第二级开关电源2输出电压的控制。
参考图15，第一级开关电源1的输出电压UO1既可以作为用户电源又作为开关电源2的电源，电路中UO1分别进过电阻R134、电阻R136和电阻R132、电阻R133的分压，两种分压电路采用不同的分压比例，使得UO1分别达到上限与下限时，分压所得电压都为2.5V。其中，电阻R134、电阻R136分压后得到下限电压UOD，电阻R132、电阻R133经过分压后得到上限电压UOT。
当UO1<UOD时，经过电阻R134、电阻R136分压后所得电压UFY1<2.5V，检测器U5将UFY1与其内部2.5V参考电压进行比较，检测器U5不导通，电源指示灯D25阴极端电压为UO1，电源指示灯D25的两端无压降，指示灯不能点亮，同时稳压管D19导通，使得NPN三极管q5基极电压升高，三极管q5导通，检测电路输出高电平故障信号。
当UOT≤UO1≤UOD时，经过电阻R134、电阻R136分压后所得电压UFY1≥2.5V，此时检测器U5将UFY1与其内部2.5V参考电压进行比较，检测器U5导通，同时进过电阻R132、电阻R133分压后所得电压UFY2<2.5V，检测器U4将UFY2与内部2.5V参考电压进行比较，检测器U4不导通。检测器U5将电源指示灯D25的阴极端拉低，使得指示灯D25点亮。同时稳压管D19截止，三极管q5的基极电压被拉低，三极管q5截止，无故障信号输出。
当UO1>UOT时，经过电阻R132、电阻R133分压后所得电压UFY2>2.5V，检测器U4将UFY2与内部2.5V参考电压进行比较，检测器U4导通，将电阻R134、电阻R136分压后所得电压UFY1拉至地，由于UFY1<2.5V，则检测器U5截止，电源指示灯D25的阴极端电压上升为UO1，电源指示灯D25两端无压降，指示灯熄灭，同时稳压管D19导通，使得NPN三极管q5的基极电压升高，三极管q5导通，第一开关电源输出UO1电压检测电路31输出高电平故障信号。
Claims (4)
1.一种基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统，其特征在于，包括三电平直流母线、第一级开关电源(1)、第二级开关电源(2)、第一输出端及第二输出端；
所述三电平直流母线与第一级开关电源(1)的输入端相连接，第一级开关电源(1)的输出端与第一输出端及第二级开关电源(2)的输入端相连接，第二级开关电源(2)的输出端与第二输出端相连接；
所述第一级开关电源(1)包括第一电源软起电路(11)、第一控制器UC2845电路(12)、MOS管驱动电路(13)、脉冲变压器T1电路(15)、用于检测三电平直流母线上电流信息的第一电流检测电路(14)、以及用于检测第一输出端电压信息的第一输出电压反馈电路(16)；
所述第一电源软起电路(11)与第一控制器UC2845电路(12)的控制端相连接，第一控制器UC2845电路(12)的输出端通过MOS管驱动电路(13)与脉冲变压器T1电路(15)的控制端相连接，三电平直流母线与脉冲变压器T1电路(15)的输入端相连接，脉冲变压器T1电路(15)的输出端与第一输出端及第二级开关电源(2)的输入端相连接；
所述第一电流检测电路(14)的输出端及第一输出电压反馈电路(16)的输出端均与第一控制器UC2845电路(12)的控制端相连接；
所述第二级开关电源(2)包括第二电源软起电路(21)、第二控制器UC2845电路(22)、脉冲变压器T4电路(24)、用于检测第一级开关电源(1)输出端流过第二开关电源(2)的电流信息的第二电流检测电路(23)、以及用于检测第二输出端的电压信息的第二输出电压反馈电路(25)；
第一输出端通过分压电阻与第二控制器UC2845电路(22)的电源输入端相连接，第二电源软起电路(21)与第二控制器UC2845电路(22)的参考电压输出端相连接，第二电流检测电路(23)的输出端及第二输出电压反馈电路(25)的输出端均与第二控制器UC2845电路(22)的输入端相连接，第二控制器UC2845电路(22)的输出端与脉冲变压器T4电路(24)的控制端相连接，脉冲变压器T4电路(24)的输出端与第二输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统，其特征在于，所述MOS管驱动电路(13)包括第一变压器(T2)、第一驱动电路及第二驱动电路；
所述控制器UC2845电路的输出端与第一变压器(T2)的原边绕组相连接，第一变压器(T2)的两个副边绕组分别与第一驱动电路的输入端及第二驱动电路的输入端相连接，第一驱动电路的输出端及第二驱动电路的输出端分别与脉冲变压器T1电路(15)的中第二变压器的两个原边绕组相连接。
3.根据权利要求2所述的基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统，其特征在于，所述第一驱动电路包括第一电阻、第二电阻(R106)、第三电阻(R104)及第四电阻(RF1)、第一二极管(D2)、第二二极管(D6)、第一电容(C82)、第一三极管(Qt1)及第一MOS管(Q2)；
第一变压器(T2)中第一个副边绕组的一端与第一三极管(Qt1)的集电极、第二电阻(R106)的一端、第一电容(C82)的一端及第一MOS管(Q2)的漏极相连接，第一变压器(T2)中第一个副边绕组的另一端与第一二极管(D2)的阳极及第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端与第一三极管(Qt1)的基极相连接，第一二极管(D2)的阴极经第三电阻(R104)与第一三极管(Qt1)的发射极、第二二极管(D6)的阳极及第四电阻(RF1)的一端相连接，第二电阻(R106)的另一端及第二二极管(D6)的阴极与第一MOS管(Q2)的栅极相连接，第四电阻(RF1)的另一端与第一电容(C82)的另一端相连接，第一MOS管(Q2)的另一端与脉冲变压器T1电路(15)中第二变压器上的第一个原边绕组相连接。
4.根据权利要求3所述的基于三电平直流母线的DC-DC开关电源系统，其特征在于，所述第二驱动电路包括第五电阻、第六电阻(R103)、第七电阻(RF2)、第八电阻(R107)、第二三极管(Qt2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D7)、第二电容(C83)、第二MOS管(Q3)；
第一变压器(T2)中第二个副边绕组的一端与第二三极管(Qt2)的集电极、第八电阻(R107)的一端、第二电容(C83)的一端及第二MOS管(Q3)的漏极相连接，第一变压器(T2)中第二个副边绕组的另一端与第五电阻的一端、第三二极管(D3)的阳极相连接，第五电阻的另一端与第二三极管(Qt2)的基极相连接，第三二极管(D3)的阴极经第六电阻(R103)与第二三极管(Qt2)的发射极、第四二极管(D7)的阳极及第七电阻(RF2)的一端相连接，第四二极管(D7)的阴极与第八电阻(R107)的另一端及第二MOS管(Q3)的栅极相连接，第七电阻(RF2)的另一端与第二电容(C83)的另一端相连接，第二MOS管(Q3)的源极与脉冲变压器T1电路(15)中第二变压器上第二个原边绕组相连接。
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