CN109560710B - 正极直流叠加电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的正极直流叠加电路，通过设置控制单元、开关单元、变压单元、第一整流单元、第二整流单元及储能滤波单元。控制单元控制开关单元工作，外接电源将电压通过开关单元输入至变压单元中，变压单元经过变压，输出第一电压和第二电压，第一电压经过第一整流单元整流，第二电压经过第二单元整流，第一电压和第二电压同时向储能滤波单元输入，最终经过储能滤波单元的储能滤波处理，向外接负载进行供电，由于储能滤波单元的第一输出端与储能滤波单元的第二输出端连接在一起，第一电压会叠加第二电压，使得第二输出端输出的电压稳定，不会受到外接负载变化而变化过大，能够输出精确的输出输出电压，电路稳定性较强。
Description
技术领域
本发明涉及正激变压器电源技术领域，特别是涉及一种正极直流叠加电路。
背景技术
目前，在中小功率的DC-DC开关电源，且具有隔离作用，最常用的电路拓扑结构是反激式开关电源和正激式电路。这两种电路中，电路的开关频率一般大于100KHz，最核心的部分就是变压器T1电源拓扑及外部电路的设计。在正激式开关电路中，通常有两个磁性元件分别用来完成输入输出的隔离和能量的传输及控制。用于完成输入输出的隔离的磁性元件就是变压器T1。同时变压器也起到了输入输出的隔离，即，原边与副边隔离。变压器的设计中，设计方法和磁性元件的选择以及后期的缠绕方式很重要。变压器T1是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器，主要用于高频开关电源中作为高频开关电源变压器，也有用于变频器中作为驱动电路的供电变压器。
现如今的正激式开关电路中，会设置有正极直流叠加电路，依靠正极直流叠加电路输出稳定的供电电压为外接负载进行稳定供电。但现如今的正激式开关电路中，通常会连接交叉负载，在交叉负载的影响下，正激式开关电路输出的电压会受到交叉负载的变化而导致电压调整率偏差大，使得正激式开关电路无法稳定输出供电电压至交叉负载中，亦即当正极直流叠加电路带交叉负载时，叠加在直流上的绕组电压受负载大小的变化率大，进而导致无法提供精确的输出电压为外接负载供电，电路稳定性不强。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种直流上的绕组电压受交叉负载大小变化影响较小的，能够输出精确的输出输出电压以及电路稳定性较强的正极直流叠加电路。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种正极直流叠加电路，包括：
控制单元；
开关单元，所述开关单元的输入端与外接电源的输出端连接，所述开关单元的第一控制输入端与所述控制单元的第一控制输出端连接，所述开关单元的第二控制输入端与所述控制单元的第二控制输出端连接；
变压单元，所述变压单元的第一输入端与所述开关单元的第一输出端连接，所述变压单元的第二输入端与所述开关单元的第二输出端连接；
第一整流单元，所述第一整流单元的输入端与所述变压单元的第一输出端连接；
第二整流单元，所述第二整流单元的输入端与所述变压单元的第二输出端连接；及
储能滤波单元，所述储能滤波单元的第一输入端与所述第一整流单元的输出端连接，所述储能滤波单元的第二输入端与所述第二整流单元的输出端连接，所述储能滤波单元的第一输出端和所述储能滤波单元的第二输出端均与外接负载连接，且所述储能滤波单元的第一输出端与所述储能滤波单元的第二输出端连接。
在其中一个实施方式中，所述开关单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一开关管Q1的漏极作为所述开关单元的输入端，所述第一开关管Q1的栅极作为所述开关单元的第一控制输入端，所述第一开关管Q1的源极作为所述开关单元的第一输出端，所述第二开关管Q2的栅极作为所述开关单元的第二控制输入端，所述第二开关管Q2的漏极作为所述开关单元的第二输出端，所述第二开关管Q2的源极接地，所述第一二极管D1的阴极与所述第一开关管Q1的漏极连接，所述第一二极管D1的阳极与所述第二开关管Q2的漏极连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第一开关管Q1的源极连接，所述第二二极管D2的阳极与所述第二开关管Q2的源极连接。
在其中一个实施方式中，所述第一开关管Q1为N-MOS管。
在其中一个实施方式中，所述第二开关管Q2为N-MOS管。
在其中一个实施方式中，所述变压单元为变压器T，所述变压器T的初级线圈的同名端作为所述变压单元的第一输入端，所述变压器T的初级线圈的异名端作为所述变压单元的第二输入端，所述变压器T的第一次级线圈的同名端作为所述变压单元的第一输出端，所述变压器T的第二次级线圈的同名端作为所述变压单元的第二输出端。
在其中一个实施方式中，所述第一整流单元包括第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第二电容C2、若干第一电阻R1和若干第二电阻R2，所述第三二极管D3的阳极作为所述第一整流单元的输入端，所述第三二极管D3的阴极作为所述第一整流单元的输出端，所述第四二极管D4的阴极与所述变压器T的第一次级线圈的异名端连接，所述第一电容C1的第一端与所述第三二极管D3的阴极连接，所述第二电容C2的第一端与所述第三二极管D3的阳极连接，所述第二电容C2的第二端分别与各所述第一电阻R1的第一端连接，各所述第一电阻R1的第二端均与所述第三二极管D3的阴极连接，各所述第二电阻R2的第一端均与所述第一电容C1的第二端连接，各所述第二电阻R2的第二端均与所述第四二极管D4的阳极连接。
在其中一个实施方式中，所述第二整流单元包括第四二极管D4、第五二极管D5、第三电容C3、第四电容C4、若干第三电阻R3和若干第四电阻R4，所述第四二极管D4的阳极作为所述第二整流单元的输入端，所述第四二极管D4的阴极作为所述第二整流单元的输出端，所述第五二极管D5的阳极与所述变压器T的第二次级线圈的异名端连接，所述第五二极管D5的阴极与所述第四二极管D4的阴极连接，所述第三电容C3的第一端与所述第四二极管D4的阴极连接，各所述第三电阻R3的第一端均与所述第三电容C3的第二端连接，各所述第三电阻R3的第二端均与所述变压器T的第二次级线圈的异名端连接，所述第四电容C4的第一端与所述第四二极管D4的阳极连接，各所述第四电阻R4的第一端均与所述第四电容C4的第一端连接，各所述第四电阻R4的第二端均与所述第四二极管D4的阴极连接。
在其中一个实施方式中，所述储能滤波单元包括续流电感L、第一极性电容K1和第二极性电容K2，所述续流电感的第一同名端作为所述储能滤波单元的第一输入端，所述续流电感L的第二同名端作为所述储能滤波单元的第二输入端，所述续流电感L的第一异名端作为所述储能滤波单元的第一输出端，所述续流电感L的第二异名端作为所述储能滤波单元的第二输出端，所述第一极性电容K1的负极分别与所述变压器T的第一次级线圈的异名端和地连接，所述第一极性电容K1的正极与所述续流电感L的第一异名端连接，所述第二极性电容K2的正极与所述续流电感L的第二异名端连接，所述第二极性电容K2的负极分别与所述变压器T的第二次级线圈的异名端和所述续流电感的第一异名端连接。
本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：
本发明的正极直流叠加电路，通过设置控制单元、开关单元、变压单元、第一整流单元、第二整流单元及储能滤波单元。在实际的应用过程中，控制单元控制开关单元工作，外接电源将电压通过开关单元输入至变压单元中，变压单元经过变压，输出第一电压和第二电压，第一电压经过第一整流单元整流，第二电压经过第二单元整流，第一电压和第二电压同时向储能滤波单元输入，最终经过储能滤波单元的储能滤波处理，向外接负载进行供电，由于储能滤波单元的第一输出端与储能滤波单元的第二输出端连接在一起，第一电压会叠加第二电压，使得第二输出端输出的电压稳定，不会受到外接负载变化而变化过大，亦即直流上的绕组电压受交叉负载大小变化影响较小的，能够输出精确的输出输出电压，电路稳定性较强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的一实施方式中的正极直流叠加电路的结构示意图；
图2为本发明的一实施方式中的正极直流叠加电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，正极直流叠加电路10包括控制单元100、开关单元200、变压单元300、第一整流单元400、第二整流单元500及储能滤波单元600；
如此，需要说明的是，控制单元100用于输出控制信号，驱动开关单元200工作。
请再次参阅图1，开关单元200的输入端与外接电源的输出端连接，开关单元200的第一控制输入端与控制单元100的第一控制输出端连接，开关单元200的第二控制输入端与控制单元100的第二控制输出端连接；
如此，需要说明的是，开关单元200为电路的总开关，当开关单元200工作时，电路启动工作；当开关单元200关闭时，电路无法启动。
请再次参阅图1，变压单元300的第一输入端与开关单元200的第一输出端连接，变压单元300的第二输入端与开关单元200的第二输出端连接；
如此，需要说明的是，变压单元300用于变压，开关单元200工作时，外接电源输出的电压经过开关单元输入至变压单元300中，变压单元300变压后，输出第一电压和第二电压。
请再次参阅图1，第一整流单元400的输入端与变压单元300的第一输出端连接；
如此，需要说明的是，第一整流单元400用于整流，将第一电压整流滤波成为稳定的直流电压。
请再次参阅图1，第二整流单元500的输入端与变压单元300的第二输出端连接；
如此，需要说明的是，第二整流单元500用于整流，将第二电压整流滤波成为稳定的直流电压。
请再次参阅图1，储能滤波单元600的第一输入端与第一整流单元400的输出端连接，储能滤波单元600的第二输入端与第二整流单元500的输出端连接，储能滤波单元600的第一输出端和储能滤波单元600的第二输出端均与外接负载连接，且储能滤波单元600的第一输出端与储能滤波单元600的第二输出端连接；
如此，需要说明的是，储能滤波单元600用于对第一电压和第二电压进行储能滤波，向外接负载进行供电，由于储能滤波单元600的第一输出端与储能滤波单元600的第二输出端连接在一起，第一电压会叠加第二电压，使得第二输出端输出的电压稳定，不会受到外接负载变化而变化过大，亦即直流上的绕组电压受交叉负载大小变化影响较小的，能够输出精确的输出输出电压，电路稳定性较强。
进一步地，请一并参阅图1和图2，在一实施方式中，开关单元200包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1和第二二极管D2，第一开关管Q1的漏极作为开关单元200的输入端，第一开关管Q1的栅极作为开关单元200的第一控制输入端，第一开关管Q1的源极作为开关单元200的第一输出端，第二开关管Q2的栅极作为开关单元200的第二控制输入端，第二开关管Q2的漏极作为开关单元200的第二输出端，第二开关管Q2的源极接地，第一二极管D1的阴极与第一开关管Q1的漏极连接，第一二极管D1的阳极与第二开关管Q2的漏极连接，第二二极管D2的阴极与第一开关管Q1的源极连接，第二二极管D2的阳极与第二开关管Q2的源极连接；
如此，需要说明的是，控制单元100的第一控制输出端和第二控制输出端同时输出高电平信号，促使第一开关管Q1和第二开关管Q2导通，外接电源的电压输入至变压单元300中；当控制单元100的第一控制输出端和第二控制输出端同时输出低电平时，第一开关管Q1和第二开关管Q2截止，外接电源的电压无法输入至变压单元300中；第一二极管D1和第二二极管D2起到保护变压单元300的作用，同时还起到磁复位的作用，磁复位的工作原理不再详细阐述，为本领域技术人员所熟知。
具体地，在一实施方式中，第一开关管Q1为N-MOS管。
具体地，在一实施方式中，第二开关管Q2为N-MOS管。
进一步地，请一并参阅图1和图2，在一实施方式中，变压单元300为变压器T，变压器T的初级线圈的同名端作为变压单元300的第一输入端，变压器T的初级线圈的异名端作为变压单元300的第二输入端，变压器T的第一次级线圈的同名端作为变压单元300的第一输出端，变压器T的第二次级线圈的同名端作为变压单元300的第二输出端；
如此，需要说明的是，当开关单元200启动工作时，外接电源的电压经过开关单元200输入至变压器T中，根据预设匝数比，变压器T会在第一输出端向第一整流单元400输出第一电压，在第二输出端向第二整流单元500输出第二电压。
进一步地，请一并参阅图1和图2，在一实施方式中，第一整流单元400包括第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第二电容C2、若干第一电阻R1和若干第二电阻R2，第三二极管D3的阳极作为第一整流单元400的输入端，第三二极管D3的阴极作为第一整流单元400的输出端，第四二极管D4的阴极与变压器T的第一次级线圈的异名端连接，第一电容C1的第一端与第三二极管D3的阴极连接，第二电容C2的第一端与第三二极管D3的阳极连接，第二电容C2的第二端分别与各第一电阻R1的第一端连接，各第一电阻R1的第二端均与第三二极管D3的阴极连接，各第二电阻R2的第一端均与第一电容C1的第二端连接，各第二电阻R2的第二端均与第四二极管D4的阳极连接；
如此，需要说明的是，第一整流单元400用于对变压器T输出的第一电压进行整流和滤波处理，将第一电压转变成直流电压；第三二极管D3和第四二极管D4起到整流的作用；第一电容C1起到滤波的作用；第二电容C2、若干第一电阻R1和若干第二电阻R2均起到吸收尖峰电流和尖峰电压的作用，提高第一整流单元400的EMC能力。
进一步地，请一并参阅图1和图2，在一实施方式中，第二整流单元500包括第四二极管D4、第五二极管D5、第三电容C3、第四电容C4、若干第三电阻R3和若干第四电阻R4，第四二极管D4的阳极作为第二整流单元500的输入端，第四二极管D4的阴极作为第二整流单元500的输出端，第五二极管D5的阳极与变压器T的第二次级线圈的异名端连接，第五二极管D5的阴极与第四二极管D4的阴极连接，第三电容C3的第一端与第四二极管D4的阴极连接，各第三电阻R3的第一端均与第三电容C3的第二端连接，各第三电阻R3的第二端均与变压器T的第二次级线圈的异名端连接，第四电容C4的第一端与第四二极管D4的阳极连接，各第四电阻R4的第一端均与第四电容C4的第一端连接，各第四电阻R4的第二端均与第四二极管D4的阴极连接；
如此，需要说明的是，第二整流单元500用于对变压器T输出的第二电压进行整流和滤波处理，将第二电压转变成直流电压；第四二极管D4和第五二极管D5起到整流的作用；第三电容C3起到滤波的作用；第四电容C4、若干第四电阻R4和若干第五电阻R5均起到吸收尖峰电流和尖峰电压的作用，提高第二整流单元500的EMC能力。
进一步地，请一并参阅图1和图2，在一实施方式中，储能滤波单元600包括续流电感L、第一极性电容K1和第二极性电容K2，续流电感的第一同名端作为储能滤波单元600的第一输入端，续流电感L的第二同名端作为储能滤波单元600的第二输入端，续流电感L的第一异名端作为储能滤波单元600的第一输出端，续流电感L的第二异名端作为储能滤波单元600的第二输出端，第一极性电容K1的负极分别与变压器T的第一次级线圈的异名端和地连接，第一极性电容K1的正极与续流电感L的第一异名端连接，第二极性电容K2的正极与续流电感L的第二异名端连接，第二极性电容K2的负极分别与变压器T的第二次级线圈的异名端和续流电感的第一异名端连接；
如此，需要说明的是，储能滤波单元600用于对第一电压和第二电压进行储能滤波，向外接负载进行供电，由于续流电感L的第一异名端与续流电感L的第一异名端连接在一起，第一电压会叠加第二电压，使得第二输出端输出的电压稳定，不会受到外接负载变化而变化过大，亦即直流上的绕组电压受交叉负载大小变化影响较小的，能够输出精确的输出输出电压，电路稳定性较强。
本发明的正极直流叠加电路，通过设置控制单元、开关单元、变压单元、第一整流单元、第二整流单元及储能滤波单元。在实际的应用过程中，控制单元控制开关单元工作，外接电源将电压通过开关单元输入至变压单元中，变压单元经过变压，输出第一电压和第二电压，第一电压经过第一整流单元整流，第二电压经过第二单元整流，第一电压和第二电压同时向储能滤波单元输入，最终经过储能滤波单元的储能滤波处理，向外接负载进行供电，由于储能滤波单元的第一输出端与储能滤波单元的第二输出端连接在一起，第一电压会叠加第二电压，使得第二输出端输出的电压稳定，不会受到外接负载变化而变化过大，亦即直流上的绕组电压受交叉负载大小变化影响较小的，能够输出精确的输出输出电压，电路稳定性较强。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种正极直流叠加电路，其特征在于，包括：
控制单元；
开关单元，所述开关单元的输入端与外接电源的输出端连接，所述开关单元的第一控制输入端与所述控制单元的第一控制输出端连接，所述开关单元的第二控制输入端与所述控制单元的第二控制输出端连接；
变压单元，所述变压单元的第一输入端与所述开关单元的第一输出端连接，所述变压单元的第二输入端与所述开关单元的第二输出端连接；
第一整流单元，所述第一整流单元的输入端与所述变压单元的第一输出端连接；
第二整流单元，所述第二整流单元的输入端与所述变压单元的第二输出端连接；及
储能滤波单元，所述储能滤波单元的第一输入端与所述第一整流单元的输出端连接，所述储能滤波单元的第二输入端与所述第二整流单元的输出端连接，所述储能滤波单元的第一输出端和所述储能滤波单元的第二输出端均与外接负载连接，且所述储能滤波单元的第一输出端与所述储能滤波单元的第二输出端连接；
所述开关单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一开关管Q1的漏极作为所述开关单元的输入端，所述第一开关管Q1的栅极作为所述开关单元的第一控制输入端，所述第一开关管Q1的源极作为所述开关单元的第一输出端，所述第二开关管Q2的栅极作为所述开关单元的第二控制输入端，所述第二开关管Q2的漏极作为所述开关单元的第二输出端，所述第二开关管Q2的源极接地，所述第一二极管D1的阴极与所述第一开关管Q1的漏极连接，所述第一二极管D1的阳极与所述第二开关管Q2的漏极连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第一开关管Q1的源极连接，所述第二二极管D2的阳极与所述第二开关管Q2的源极连接；
所述变压单元为变压器T，所述变压器T的初级线圈的同名端作为所述变压单元的第一输入端，所述变压器T的初级线圈的异名端作为所述变压单元的第二输入端，所述变压器T的第一次级线圈的同名端作为所述变压单元的第一输出端，所述变压器T的第二次级线圈的同名端作为所述变压单元的第二输出端；
所述第一整流单元包括第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第二电容C2、若干第一电阻R1和若干第二电阻R2，所述第三二极管D3的阳极作为所述第一整流单元的输入端，所述第三二极管D3的阴极作为所述第一整流单元的输出端，所述第四二极管D4的阴极与所述变压器T的第一次级线圈的异名端连接，所述第一电容C1的第一端与所述第三二极管D3的阴极连接，所述第二电容C2的第一端与所述第三二极管D3的阳极连接，所述第二电容C2的第二端分别与各所述第一电阻R1的第一端连接，各所述第一电阻R1的第二端均与所述第三二极管D3的阴极连接，各所述第二电阻R2的第一端均与所述第一电容C1的第二端连接，各所述第二电阻R2的第二端均与所述第四二极管D4的阳极连接；
所述第二整流单元包括第四二极管D4、第五二极管D5、第三电容C3、第四电容C4、若干第三电阻R3和若干第四电阻R4，所述第四二极管D4的阳极作为所述第二整流单元的输入端，所述第四二极管D4的阴极作为所述第二整流单元的输出端，所述第五二极管D5的阳极与所述变压器T的第二次级线圈的异名端连接，所述第五二极管D5的阴极与所述第四二极管D4的阴极连接，所述第三电容C3的第一端与所述第四二极管D4的阴极连接，各所述第三电阻R3的第一端均与所述第三电容C3的第二端连接，各所述第三电阻R3的第二端均与所述变压器T的第二次级线圈的异名端连接，所述第四电容C4的第一端与所述第四二极管D4的阳极连接，各所述第四电阻R4的第一端均与所述第四电容C4的第一端连接，各所述第四电阻R4的第二端均与所述第四二极管D4的阴极连接。
2.根据权利要求1所述的正极直流叠加电路，其特征在于，所述第一开关管Q1为N-MOS管。
3.根据权利要求1所述的正极直流叠加电路，其特征在于，所述第二开关管Q2为N-MOS管。
4.根据权利要求1所述的正极直流叠加电路，其特征在于，所述储能滤波单元包括续流电感L、第一极性电容K1和第二极性电容K2，所述续流电感的第一同名端作为所述储能滤波单元的第一输入端，所述续流电感L的第二同名端作为所述储能滤波单元的第二输入端，所述续流电感L的第一异名端作为所述储能滤波单元的第一输出端，所述续流电感L的第二异名端作为所述储能滤波单元的第二输出端，所述第一极性电容K1的负极分别与所述变压器T的第一次级线圈的异名端和地连接，所述第一极性电容K1的正极与所述续流电感L的第一异名端连接，所述第二极性电容K2的正极与所述续流电感L的第二异名端连接，所述第二极性电容K2的负极分别与所述变压器T的第二次级线圈的异名端和所述续流电感的第一异名端连接。
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