CN106160495A - 开关电源 - Google Patents

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陈建生
陈华源
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
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    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements

Abstract

本发明提供一种开关电源及电子设备，该开关电源包括：电压输入端、输入电容、用于全桥电路、变压器、整流桥、第一电容、输出电容以及电压输出端；该输出电容的一端连接在所述电压输出端，所述输出电容的另一端接地；所述输入电容的一端连接在所述电压输入端，所述输入电容的另一端接地；所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管。该第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管中至少两个为开关管为MOS管，另外两个开关管为IGBT管。本发明可以使电路工作在较高的频率，节约成本，当原边电流较大时，由于IGBT的饱和压降特性，还可以提高开关电源的工作效率。

Description

开关电源
技术领域
本发明涉及电路领域，特别是涉及一种开关电源。
背景技术
随着科学技术的发展，开关电源的使用已经遍及我们身边的各个领域。在设计大功率开关电源时，DC/DC拓扑优先选择桥式电路。使用MOS作为主功率管，电路可以工作在较高频率，但是MOS的成本也较高。使用IGBT作为主功率管，成本低，但是电路只能工作在较低频率，开关电源的体积也随之增大。
因此，现有技术存在缺陷，急需改进。
发明内容
本发明实施例提供一种开关电源，包括：电压输入端、输入电容、全桥电路、变压器、整流桥、谐振电感、输出电容以及电压输出端；
所述电压输入端、所述全桥电路以及所述变压器的原边依次连接，所述输入电容的一端连接在所述电压输入端，所述输入电容的另一端接地，所述变压器的副边、所述整流桥、所述谐振电感以及所述电压输出端依次连接，该输出电容的一端连接在所述电压输出端，所述输出电容的另一端接地。
在本发明所述的开关电源中，所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，该第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管的控制端分别与一外部驱动电路连接，该第一开关管的输入端与所述第三开关管的输入端连接，该第一开关管的输出端与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端与该第四开关管的输出端连接，该第四开关管的输入端与该第三开关管的输出端连接，该电压输入端连接于该第一开关管与该第三开关管的公共节点处，该变压器的原边的两端分别连接于该第三开关管与该第四开关管的公共节点处以及该第一开关管与该第二开关管的公共节点处，该第二开关管以及该第四开关管的公共节点处接地。
在本发明所述的开关电源中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管均为MOS管。
在本发明所述的开关电源中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管均为IGBT。
在本发明所述的开关电源中，还包括一谐振电容，该变压器的原边的一端通过该谐振电容与该第三开关管以及第四开关管的公共节点连接。
在本发明所述的开关电源中，还包括一谐振电容，该变压器的副边的一端通过该谐振电容与该整流桥的一输入端连接。
在本发明所述的开关电源中，所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第一电容以及第二电容，该第一开关管、第二开关管的控制端分别与一外部驱动电路连接，该第一开关管的输入端与所述第一电容的一端端连接，该第一开关管的输出端与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端与该第二电容的一端连接，该第二电容的另一端与该第一电容的另一端连接，该电压输入端连接于该第一开关管与该第一电容的公共节点处，该变压器的原边的两端分别连接于该第一电容与该第二电容的公共节点处以及该第一开关管与该第二开关管的公共节点处，该第二开关管以及该第二电容的公共节点处接地。
在本发明所述的开关电源中，还包括一谐振电容，该全桥电路包括第一开关管以及第二开关管，该第一开关管的输入端与该电压输入端连接，该第一开关管的输出与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端接地，该变压器的原边的一端连接于该第一开关管以及该第二开关管的公共节点处，该变压器的原边的另一端通过该谐振电容与该第二开关管的输出端连接。
在本发明所述的开关电源中，还包括一谐振电容，该全桥电路包括第一开关管以及第二开关管，该第一开关管的输入端与该电压输入端连接，该第一开关管的输出与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端接地，该变压器的原边的一端连接于该第一开关管以及该第二开关管的公共节点处，该变压器的原边的另一端通过该谐振电容与该第一开关管的输入端连接。
相较于现有技术的，由上可知，本发明提供的开关电源通过将全桥电路B1与该第一电容连接，并且该全桥电路将MOS管与IGBT管混合使用，可以使电路工作在较高的频率，节约成本，当原边电流较大时，由于IGBT的饱和压降特性，还可以提高开关电源的工作效率。
附图说明
图1为本发明的开关电源的第一优选实施例的电路结构图；
图2为本发明的开关电源的第二优选实施例的电路结构图；
图3为本发明的开关电源的第三优选实施例的电路结构图；
图4为本发明的开关电源的第四优选实施例的电路结构图；
图5为本发明的开关电源的第五优选实施例的电路结构图。
具体实施方式
请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
本发明提供一种开关电源，该开关电源包括：电压输入端、输入电容、全桥电路、变压器、整流桥、第一电容、输出电容以及电压输出端；该输出电容的一端连接在所述电压输出端，所述输出电容的另一端接地；所述输入电容的一端连接在所述电压输入端，所述输入电容的另一端接地；
所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，该第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管的控制端分别与一外部驱动电路连接，该第一开关管的输入端与所述第三开关管的输入端连接，该第一开关管的输出端与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端与该第四开关管的输出端连接，该第四开关管的输入端与该第三开关管的输出端连接，该电压输入端连接于该第一开关管与该第三开关管的公共节点处，该变压器的原边的一端通过所述第一电容与所述第三开关管与该第四开关管的公共节点连接，该变压器的原边的另一端连接于该第一开关管与该第二开关管的公共节点处，该第二开关管以及该第四开关管的公共节点处接地；该变压器的副边、所述整流桥以及所述电压输出端依次连接；
所述第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管中的两个开关管为MOS管，另外两个开关管为IGBT管。
如图1所示，在第一实施例中，该开关电源包括电压输入端Vin、输入电容Cin、全桥电路B1、变压器T1、整流桥B2、第一电容C1、输出电容Cout以及电压输出端Vout；该输出电容Cout的一端连接在所述电压输出端Vout，所述输出电容Cout的另一端接地；所述输入电容Cin的一端连接在所述电压输入端Vin，所述输入电容Cin的另一端接地。
具体地，该全桥电路B1包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4，该第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4的控制端分别与一外部驱动电路连接，该第一开关管Q1的输入端与所述第三开关管Q3的输入端连接，该第一开关管Q1的输出端与该第二开关管Q2的输入端连接，该第二开关管Q2的输出端与该第四开关管Q4的输出端连接，该第四开关管Q4的输入端与该第三开关管Q3的输出端连接。该电压输入端Vin连接于该第一开关管Q1与该第三开关管Q3的公共节点处，该变压器T1的原边的一端通过所述第一电容C1与所述第三开关管Q3与该第四开关管Q4的公共节点连接。该变压器T1的原边的另一端连接于该第一开关管Q1与该第二开关管Q2的公共节点处。该第二开关管Q2以及该第四开关管Q4的公共节点处接地；该变压器T1的副边、所述整流桥B2以及所述电压输出端Vout依次连接。
其中，在本实施例中，该第一开关管Q1以及该第二开关管Q2为MOS管，该第三开关管Q3以及该第四开关管Q4为IGBT管。
该整流桥B2为桥式整流电路，其包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4。
该开关电源还还包括第一电感L1以及输出电阻R1，该整流桥B2与该电压输出端Vout通过该第一电感L1连接。该输出电阻R1与该输出电容Cout并联。当然，该第一电感L1并非必不可少的，可以去掉。
由上可知，本发明提供的开关电源通过将全桥电路B1与该第一电容连接，并且该全桥电路将MOS管与IGBT管混合使用，可以使电路工作在较高的频率，节约成本，当原边电流较大时，由于IGBT的饱和压降特性，还可以提高开关电源的工作效率。
如图2所示，在第一优选实施例的基础上，在该第二实施例中，该开关电源还包括第二电感L2，该变压器T1的原边的另一端通过该第二电感L2连接于该第一开关管Q1与该第二开关管Q2的公共节点处。
如图3所示，在该第三实施例中，其与第一实施例的不同之处在于，第一开关管Q1以及所述第三开关管Q3为MOS管，第二开关管Q2以及所述第四开关管Q4为IGBT管。
如图4所示，在该第四实施例中，其与第一实施例的不同之处在于，第一开关管Q1以及所述第三开关管Q3为IGBT管，所述第二开关管Q2以及所述第四开关管Q4为MOS管。
如图5所示，在第五实施例中，该开关电源，包括：电压输入端Vin、输入电容Cin、全桥电路B1、变压器T1、整流桥B2、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、输出电容Cout以及电压输出端Vout；该输出电容Cout的一端连接在所述电压输出端Vout，所述输出电容Cout的另一端接地；所述输入电容Cin的一端连接在所述电压输入端Vin，所述输入电容Cin的另一端接地。
其中，全桥电路B1包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6，该第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6的控制端分别与一外部驱动电路连接。
该第一开关管Q1的输入端与所述第五开关管Q5的输入端连接，该第一开关管Q1的输出端与该第二开关管Q2的输入端连接，该第二开关管Q2的输出端与该第三开关管Q3的输入端连接，该第三开关管Q3的输出端与该第四开关管Q4的输入端连接，该第四开关管Q4的输出端与该第六开关管Q6的输出端连接，该第五开关管Q5的输出端与该第六开关管Q6的输入端连接，该电压输入端Vin连接于该第一开关管Q1与该第五开关管Q5的公共节点处，该变压器T1的原边的一端通过所述第一电容C1与所述第五开关管Q5和该第六开关管Q6的公共节点连接，该变压器T1的原边的另一端通过所述第二电容C2连接于该第二开关管Q2与该第三开关管Q3的公共节点处，该第四开关管Q4以及该第六开关管Q6的公共节点处接地；该变压器T1的副边、所述整流桥B2、所述第一电感L1以及所述电压输出端Vout依次连接；
所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4为MOS管，该第五开关管Q5、第六开关管Q6为IGBT管。
该开关电源还包括一输出电阻R1，该输出电阻R1与该输出电容Cout并联。
本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例中的开关电源。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：电压输入端、输入电容、全桥电路、变压器、整流桥、第一电容、输出电容以及电压输出端；该输出电容的一端连接在所述电压输出端，所述输出电容的另一端接地；所述输入电容的一端连接在所述电压输入端，所述输入电容的另一端接地；
所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，该第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管的控制端分别与一外部驱动电路连接，该第一开关管的输入端与所述第三开关管的输入端连接，该第一开关管的输出端与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端与该第四开关管的输出端连接，该第四开关管的输入端与该第三开关管的输出端连接，该电压输入端连接于该第一开关管与该第三开关管的公共节点处，该变压器的原边的一端通过所述第一电容与所述第三开关管与该第四开关管的公共节点连接，该变压器的原边的另一端连接于该第一开关管与该第二开关管的公共节点处，该第二开关管以及该第四开关管的公共节点处接地；该变压器的副边、所述整流桥以及所述电压输出端依次连接；
所述第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管中的两个开关管为MOS管，另外两个开关管为IGBT管。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述第一开关管以及所述第二开关管为MOS管，所述第三开关管以及所述第四开关管为IGBT管。
3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，还包括第一电感，所述整流桥与所述电压输出端通过所述第一电感连接。
4.根据权利要求2或3所述的开关电源，其特征在于，还包括第二电感，所述变压器的原边的另一端通过所述第二电感连接于该第一开关管与该第二开关管的公共节点处。
5.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，还包括第一电感，所述整流桥以及所述电压输出端通过所述第一电感连接，所述第一开关管以及所述第三开关管为MOS管，所述第二开关管以及所述第四开关管为IGBT管。
6.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，还包括第一电感，所述整流桥以及所述电压输出端通过所述第一电感连接，所述第一开关管以及所述第三开关管为IGBT管，所述第二开关管以及所述第四开关管为MOS管。
7.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，还包括一输出电阻，该输出电阻与该输出电容并联。
8.一种开关电源，其特征在于，包括：电压输入端、输入电容、全桥电路、变压器、整流桥、第一电容、第二电源、第一电感、输出电容以及电压输出端；该输出电容的一端连接在所述电压输出端，所述输出电容的另一端接地；所述输入电容的一端连接在所述电压输入端，所述输入电容的另一端接地；
所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管，该第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的控制端分别与一外部驱动电路连接，
该第一开关管的输入端与所述第五开关管的输入端连接，该第一开关管的输出端与该第二开关管的输入端连接，该第二开关管的输出端与该第三开关管的输入端连接，该第三开关管的输出端与该第四开关管的输入端连接，该第四开关管的输出端与该第六开关管的输出端连接，该第五开关管的输出端与该第六开关管的输入端连接，该电压输入端连接于该第一开关管与该第五开关管的公共节点处，该变压器的原边的一端通过所述第一电容与所述第五开关管和该第六开关管的公共节点连接，该变压器的原边的另一端通过所述第二电容连接于该第二开关管与该第三开关管的公共节点处，该第四开关管以及该第六开关管的公共节点处接地；该变压器的副边、所述整流桥、所述第一电感以及所述电压输出端依次连接；
所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管为MOS管，该第五开关管、第六开关管为IGBT管。
9.根据权利要求8所述的开关电源，其特征在于，还包括一输出电阻，该输出电阻与该输出电容并联。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的开关电源。
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