CN107453624A - 一种辅助供电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种辅助供电电路，解决了现有技术中辅助电路存在的输出电压不稳的问题，省去了后级的稳压电路，供电电路实现简单，损耗降低，元器件的减少，元器件电压规格的降低可以节约产品成本。

Description

一种辅助供电电路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种宽压输入的高压Boost电路的辅助供电电路。
背景技术
光伏电源领域，光伏电源模块的输入电源通常在100～1000V之间波动，输入电压变化范围很宽，为了降低光伏电源模块的设计难度、提高光伏电源模块的性能，通常在太阳能发电输出与光伏电源模块之间需要一个前级预稳压模块，为了降低电路的复杂度的同时降低成本，所述预稳压模块的主要功能为当输入电压低于某个值时进行升压变换，将输出电压稳定在某个特定的值，当输入电压高于某个值时进行直接传输。假定这个特定的电压为500V，则预稳压模块将光伏电源模块的输入电压范围从100～1000V减小到500～1000V。
所述预稳压模块通常采取高压Boost电路实现。如果高压Boost电路的控制、驱动电路的供电直接从高压取电则损耗很大，如果采取小功率的开关电源供电，因其最大输入电压是1000V，先不管其效率，其成本就会明显增加。因此，通常采取绕组耦合的方式获取所述高压Boost电路的控制、驱动电路的供电能量。所述绕组耦合取电方式通常有反激取电与正激取电两种。所述反激取电是耦合主开关管关断时Boost电感上的磁场能量来给控制、驱动电路供电，而所述正激取电则是耦合主开关管开通时Boost电感上的磁场能量来给控制、驱动电路供电。然而不管是绕组反激取电还是绕组正激取电，驱动控制电路都是先通过高压启动电路获得启动电压开始工作输出PWM信号，然后再通过辅助供电电路获得持续的能量供给。
所述绕组反激取电供电电路原理图通常如图1所示，所述绕组正激取电供电电路原理图通常如图2所示，由于输入电压范围宽，Boost电感上电压变化范围也宽，辅助供电电路的输出电压变化范围大，因而稳压电路必不可少，同时由于电压应力大，整流管、储能滤波电容、稳压电路的电压规格要求高，器件成本高。限流电阻R11、R21分别对C12、C22的电压的升高有一定的抑制作用。
可见，以上两种辅助供电电路的辅助绕组输出电压范围较大、整流二极管及稳压电路与稳压电路的前级储能滤波电容的电压应力大，这就决定了更高的器件成本和功率损耗。
发明内容
针对以上技术的不足，本发明采用如下技术方案。旨在解决现有辅助供电电路存在的上述问题，提供一种经济适用、性能更优的辅助供电电路，以进一步降低模块的成本、提高模块的效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种辅助供电电路，包括辅助绕组Na1、辅助绕组Na2、二极管D32、二极管D33、电容C32、电容C33和电容C34；辅助绕组Na1和辅助绕组Na2为变压器的两个辅助绕组；辅助绕组Na1的同名端连接二极管D32的阳极，电容C33、电容C32和电容C34依次串联，电容C33的另一端和电容C34的另一端接地；二极管D32的阴极连电容C33与电容C32的串联节点，辅助绕组Na1的异名端连接到电容C32和电容C34的串联节点；辅助绕组Na2的同名端接地，辅助绕组Na2的异名端连接二极管D33的阳极，二极管D33的阴极连接到电容C32与电容C34的串联节点；电容C32与电容C34的串联节点作为辅助供电电路的输出端，输出辅助电压Vcc。
优选的，用一个辅助绕组Na代替辅助绕组Na1和辅助绕组Na2；辅助绕组Na的同名端连接二极管D32的阳极和二极管D33的阴极，辅助绕组Na的异名端连接电容C32与电容C34的串联节点；二极管D33的阳极接地。
图3所示电路，是本发明所述的一种辅助供电电路的应用电路原理图，包括提供启动电压的启动电路与维持工作电压的正常供电电路。所述启动电路可以是高压启动芯片也可以是由分立元器件组成的充电电路，其特点是当储能滤波电容上的电压高于某个值(如15V)或充电时间大于某个值时关断充电电路，而当储能滤波电容上的电压低于某个值(如3V)时则重新接通启动电路。所述正常供电电路由辅助绕组、整流二极管、储能滤波电容组成。
辅助供电绕组Na1、Na2与主功率绕组Np绕组同一磁芯上。控制及驱动电路控制主功率MOS管开关，在Boost电感中产生交变磁场。所述辅助绕组Na1耦合MOS管开通时Boost电感的磁场能量，经二极管D32整流后给储能滤波电容C32充电；所述辅助绕组Na2耦合开关管关断时Boost电感的磁场能量，经二极管D33整流后给储能滤波电容C34充电；而C32与C34又串联给C33充电。设定Boost电感绕组Np与辅助供电绕组Na1的匝比为n1、与辅助供电绕组Na2的匝比为n2，则所述储能滤波电容C32与C34的电压分别为： 于是辅助供电输出总电压为：设定n1＝n2＝n，如此可见，只要输出电压Vo稳定，则控制、驱动电路的供电电压Vcc也稳定。如此，辅助供电电路无需稳压电路就可使得Vcc获得比较理想的供电电压。整流管、储能滤波电容的电压应力为明显降低，为器件成本将明显降低。
特别地，如果输入电压大于某个值，则无需开关动作，主功率电路进行直接传输，Vcc电压由高压启动电路进行控制，当储能滤波电容上的电压高于某个值(如15V)或充电时间大于某个值时关断充电电路，而当储能滤波电容上的电压缓慢降低到某个值(如3V)时则重新接通启动电路。
与现有技术相比，本发明所述辅助供电电路具有如下有益效果：
(1)可以省去稳压电路；
(2)供电电路实现简单，损耗降低，有利于提升模块效率；
(3)元器件的减少，元器件电压规格的降低可以节约产品成本。
附图说明
图1为绕组反激取电辅助供电电路原理图；
图2为绕组正激取电辅助供电电路原理图；
图3为本发明第一实施例的辅助供电电路原理图；
图4为本发明第二实施例的辅助供电电路原理图；
图5为本发明实施例CCM模式的稳态工作波形。
具体实施方式
为了更清楚地表述此发明，下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
第一实施例
图3示出了本发明第一实施例应用的的电路原理图，包括由主功率绕组Np、MOS管Q31、续流管D31、滤波电容C31组成的主功率电路，还包括由辅助供电绕组Na1与Na2、整流管二极管D32与D33、滤波电容C32、C33、C34组成的辅助供电电路，还包括高压启动电路和控制及驱动电路。其中所述主功率绕组与辅助供电绕组绕在同一磁芯上。
辅助绕组Na1的同名端连接二极管D32的阳极，电容C33、电容C32和电容C34依次串联，电容C33的另一端和电容C34的另一端接地；二极管D32的阴极连电容C33与电容C32的串联节点，辅助绕组Na1的异名端连接到电容C32和电容C34的串联节点；辅助绕组Na2的同名端接地，辅助绕组Na2的异名端连接二极管D33的阳极，二极管D33的阴极连接到电容C32与电容C34的串联节点；电容C32与电容C34的串联节点作为辅助供电电路的输出端，输出辅助电压Vcc。
参照图5连续导通模式(CCM模式)的工作波形，本发明的工作原理为：电路上电，输出电压Vo开始从0往上升高，当Vo达到高压启动电路的门槛电压后，高压启动电路开通给电容C33、C32与C34充电，当C33电压被充电到驱动控制芯片的开启电压后开始有PWM信号输出，MOS管开始开关动作。规定绕组同名端电压为正，PWM信号为高时，主功率MOS管Q31开通，主功率绕组Np上电压为Vin，辅助绕组Na1、Na2上电压为Vin/n,D32正向导通，D33反向截止，C32被充电到Vin/n；PWM信号为低时，主功率MOS管关断，整流管D31导通，主功率绕组Np上电压为Vin-Vo，辅助绕组Na1、Na2上电压为(Vin-Vo)/n；D32反向截止，D33正向导通，C34被充电到(Vo-Vin)/n；C32与C34串联后给C33充电，C33电压为Vo/n。可见，在输出电压Vo稳定的情况下，辅助供电电路输出的辅助电压Vcc就是稳定的。
在非连续导通模式DCM模式下，该工作过程同样适用。
第二实施例
图4示出了本发明第二实施例的电路原理图，与第一实施例不同的是这里只有一个辅助供电绕组Na，用一个辅助绕组Na代替附图绕组Na1和辅助绕组Na2；辅助绕组Na的同名端连接二极管D32的阳极和二极管D33的阴极，辅助绕组Na的异名端连接电容C32与电容C34的串联节点；二极管D33的阳极接地。
D32、D33与C32、C34组成全波整流电路对Na的输出电压进行整流滤波，C32与C34串联后对C33充电，并给控制、驱动电路供电。其原理等同于实施例一的原理，这里不再赘述。
以上公开的仅为本发明的两个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员在未脱离本发明的核心思想的前提下对本发明进行的若干修饰均应该落在本发明权利要求的保护范围之类。

Claims (2)

1.一种辅助供电电路，其特征在于：包括辅助绕组Na1、辅助绕组Na2、二极管D32、二极管D33、电容C32、电容C33和电容C34；辅助绕组Na1和辅助绕组Na2为变压器的两个辅助绕组；辅助绕组Na1的同名端连接二极管D32的阳极，电容C33、电容C32和电容C34依次串联，电容C33的另一端和电容C34的另一端接地；二极管D32的阴极连电容C33与电容C32的串联节点，辅助绕组Na1的异名端连接到电容C32和电容C34的串联节点；辅助绕组Na2的同名端接地，辅助绕组Na2的异名端连接二极管D33的阳极，二极管D33的阴极连接到电容C32与电容C34的串联节点；电容C32与电容C34的串联节点作为辅助供电电路的输出端，输出辅助电压Vcc。
2.根据权利要求1所述的一种辅助供电电路，其特征在于：用一个辅助绕组Na代替辅助绕组Na1和辅助绕组Na2；辅助绕组Na的同名端连接二极管D32的阳极和二极管D33的阴极，辅助绕组Na的异名端连接电容C32与电容C34的串联节点；二极管D33的阳极接地。
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