CN111969858A - 一种高位取能电源电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高位取能电源电路及其控制方法，电路包括反激变压器T1，n+1个二极管，n个全控型半导体器件，n个电容器；其中反激变压器T1包括原边n个绕组及副边绕组Ns1，反激变压器T1的所有原边绕组的线圈匝数相等，n为不小于2的自然数；本发明采用原边多绕组方案，通过使用少量元件，可以解决现有技术的效率低、可靠性低及成本偏高的问题。由于高位取能电源的原副边不连接，电路具有良好的高压隔离能力；本发明通过绕组串联二极管，实现了原边串联电容器的自均压功能，串联电容器无需均压电阻，电路简单且转换效率较高；通过多原边绕组实现高压输入分压；降低每一组原边绕组耐受电压，从而选型低压MOSFET，具有较高的经济性。

Description

一种高位取能电源电路及其控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种高位取能电源电路及其控制方法。
背景技术
现有的取能电源，均可实现高位取能。但存在着各自的问题：
例如专利CN201810767207所述的一种高耐压反激变换器，由于高压侧回路串联有电阻，电阻损耗大，效率偏低。专利CN201911368819所述的一种高压电源电路，由于高压侧回路串联有电阻，且在公共点串联均压变压器，方案较为复杂。成本偏高。
例如IEEE出版的《Design,Control and Application of Modular MultilevelConverters for HVDC Transmission Systems》,其中如图1a所示的现有技术方案1采用电阻分压后进行DCDC变换，这样在高位取能电源高压输入时，分压电阻损耗大，低压输入时DCDC变换器损耗大，系统效率偏低。如图1b所示的现有技术方案2采用2级DCDC拓扑级联，第一级实现降压功能，变换器可以是三电平BUCK等，但MOSFET耐压高，成本高。第二级实现电气隔离，变换器可以是反激、正激等；系统复杂，成本偏高。
发明内容
本发明提供了一种高位取能电源电路及其控制方法，解决现有技术的效率低、可靠性低及成本偏高的问题。
为达到上述目的，本发明所述一种高位取能电源电路及其控制方法，提供以下结构的取能电源电路，包括主功率电路和控制电路，所述的主功率电路连接输入电压，控制电路通过检测输出电压(Vo)和输入电流(Iin)控制全控型半导体器件的占空比，以达到预设的输出电压值。
一种高位取能电源电路，包括反激变压器T1，二极管D1、二极管D2、…、二极管Dn、二极管Ds1，全控型半导体器件Q1、全控型半导体器件Q2、…、全控型半导体器件Qn，电容器C1、电容器C2、…以及电容器Cn；其中反激变压器T1包括原边绕组Np1、原边绕组Np2、…、原边绕组Npn及副边绕组Ns1，反激变压器T1的所有原边绕组的线圈匝数相等，n为不小于2的自然数；
原边绕组Npj、二极管Dj与全控型半导体器件Qj串联构成原边第j支路，j＝1,2，……n；副边绕组Ns1、二极管Ds1与输出负载串联，构成副边第一支路；
原边第1支路的第一端和电容器C1以及直流母线Vin+连接；原边第一支路的第二端和电容器C1第二端以及第二支路的第一端连接；原边第i支路的第一端和电容器Ci第一端以及原边第i-1支路的第二端连接，原边第i支路的第二端和电容器Ci第二端以及第i+1支路的第一端连接，2≤i≤n-1；原边第n支路的一端和电容器Cn以及第n-1支路的第二端连接；第n支路的第二端和电容器Cn第二端以及直流母线Vin-连接；副边绕组Ns1同名端和二极管Ds1阳极连接，异名端和副边输出电压Vo-连接，二极管Ds1阴极和输出负载一端及输出电压Vo+连接，负载另一端和输出电压Vo-连接。
进一步的，全控型半导体器件Qj和/或二极管Ds1两端并联有续流电路。
进一步的，续流电路为吸收电路。
进一步的，吸收电路为RCD吸收电路。
进一步的，副边绕组Ns1和二极管Ds1串联后，与电容器Cs1并联。
进一步的，全控型电力电子器件为MOSFET。
进一步的，直流母线Vin+或直流母线Vin-端接有电流检测单元。
进一步的，输出负载的两端并联有分压模块，分压模块的输出端和隔离模块的输入端连接，隔离模块的输出端和控制模块及PWM模块输入端连接，控制模块及PWM模块的输出端和隔离与驱动放大模块的输入端连接，隔离与驱动放大模块的输出端和各个全控型半导体器件的栅极连接。
一种上述的高位取能电源电路的控制方法，实时监测输入电流Iin和输出电压Vo：
若输入电流Iin≤阈值电流Iin_ref，通过输入电流Iin和输出电压Vo计算PWM信号，并利用用PWM信号控制全控型电力电子器件；
若输入电流Iin＞阈值电流Iin_ref，控制全控型电力电子器件的PWM信号占空比为0，并判断输出电压Vo是否大于阈值电压Vo_ref：
若Vo＞Vo_ref，则实时监测原边电流，只要触发阈值电流Iin_ref，控制器使PWM占空比为0或启动逐波限流；
若Vo≤Vo_ref，发出占空比大于0的PWM信号控制全控型电力电子器件。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明采用原边多绕组方案，通过使用少量元件，可以解决现有技术的效率低、可靠性低及成本偏高的问题。由于高位取能电源的原副边不连接，电路具有良好的高压隔离能力；本发明通过绕组串联二极管，实现了原边串联电容器的自均压功能，串联电容器无需均压电阻，电路简单且转换效率较高；通过多原边绕组实现高压输入分压；降低每一组原边绕组耐受电压，从而选型低压MOSFET，具有较高的经济性。
进一步的，全控型半导体器件两端并联有续流电路，能够减小第n全控型半导体器件的电压应力，对全控型半导体器件起到保护作用，从而提高电路可靠性。
进一步的，直流母线Vin+或直流母线Vin-端接有电流检测单元，检测到的电流可用于电流环控制，也可以对输入电流进行监测，避免全控型半导体器件过流受损。
进一步的，为保证所有全控型半导体器件的开通和关断一致性，使用同一个隔离驱动模块中的变压器隔离驱动。
本发明所述的控制方法，通过增加电压/分压采样(模块)、电流采样传感器等，实现了过流保护和过压保护。使用成熟的28C4x、38C4x系列芯片，仅有一个副边绕组，该绕组电压分压后反馈控制芯片，控制芯片按照输出电压值来调节占空比，从而稳压输出，因此具有较高的输出电压精度。同时，给出了电路的保护逻辑和保护策略，保护逻辑和保护策略简单易行，模拟IC即可实现，无需复杂的控制器。
附图说明
图1所示为高位取能电源常规方案示意图；
图2所示为一种高位取能电源电路示意图；
图3所示为一种高位取能电源电路工作原理示意图；
图4所示为一种高位取能电源电路示意图(含续流电路)；
图5所示为一种高位取能电源电路示意图(含电流检测单元)；
图6所示为一种高位取能电源电路及控制电路示意图；
图7所示为一种高位取能电源电路控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先结合图2说明中一种高位取能电源电路的运行特性以及本发明的设计原理。
实施例1
参照图2，一种高位取能电源电路，包括反激变压器T1、二极管D1、二极管D2、…、二极管Dn及二极管Ds1、全控型半导体器件Q1、全控型半导体器件Q2、…、全控型半导体器件Qn；电容器C1、电容器C2、…、电容器Cn，其中反激变压器T1包括原边绕组Np1、原边绕组Np2、…、原边绕组Npn及副边绕组Ns1；其中：n为不小于2的自然数，n的取值与输入电压Vin、单绕组工作电压Vnp有关；近似地，Vin越高，n越大；Vnp越低，n越大。Vnp电压的选取与串联的MOSFET耐压有关。全控型电力电子器件可以为MOSFET、IGBT、三极管，优选为MOSFET。
电容器C1、C2…Cn依次串联；
原边绕组Np1和二极管D1串联后，与全控型半导体器件Q1串联构成原边第一支路；
原边绕组Np2和二极管D2串联后，与全控型半导体器件Q2串联构成原边第二支路；
以此类推，
原边绕组Npn和二极管Dn串联后，与全控型半导体器件Qn串联构成原边第n支路；
副边绕组Ns1和二极管Ds1串联后，与输出负载(R和C并联等效)串联，构成副边第一支路；
原边第一支路的一端(原边绕组Np1异名端)和电容器C1第一端相连，相连后的接线端连接正直流母线Vin+；
原边第一支路的另一端(MOSFET的源级)和电容器C1第二端相连，连接后的连接端和第二支路的第一端连接；
原边第二支路的一端(原边绕组Np2异名端)和电容器C2第一端相连，相连后的接线端连接第一支路的第二端连接；第二支路的另一端(MOSFET的源级)和电容器C2第二端相连，连接后的连接端和第三支路的第一端连接；
…，以此类推，
原边第n支路的一端(第n绕组异名端)和电容器Cn第一端相连，相连后的接线端连接第n-1支路的第二端连接；第n支路的另一端(MOSFET的源级)和电容器Cn第二端相连，相连后的接线端和直流母线Vin-连接；
副边第一支路的副边绕组同名端和二极管Ds1阳极连接，副边绕组异名端和副边输出电压Vo-连接，二极管Ds1阴极和输出负载第一端连接，相连后的接线端和输出电压Vo+连接，负载另外一端和输出电压Vo-连接；
其中，本发明只对反激变压器T1的原边绕组Np1、原边绕组Np2、…、原边绕组Npn线圈匝数特别限定：Np1＝Np2＝…＝Npn,副边绕组线圈匝数Ns1不做特别限定。对于变压器的变比n＝Np1/Ns1不做特别限定。
本下面对本实施例的工作原理进行阐述。
在下面工作原理的阐述过程中，依据之前描述，第一全控型半导体器件Q1、第二全控型半导体器件Q2、…、第n全控型半导体器件Qn的控制端输入相同的PWM信号，即Q1～Qn同时导通、同时关断。
现假定电容器C1电压高于其他电容器电压的情况下，在全控型半导体器件Q1～Qn同时导通时，图2所示的一种高位取能电源电路的工作状态如图3a所示。第一支路中的第一原边绕组Np1励磁，形成电容C1→原边绕组Np1→二极管D1→全控型半导体器件Q1→电容C1的励磁储能回路，电容C1因提供励磁能量，所以电压减小；此时，第二支路中的原边绕组Np2的感应电压Vc1为异名端正，同名端为负，由于电容C2的电压Vc2低于原边绕组Np2的感应电压Vc1，二极管D2反向截止；同理依次可以分析第n支路中的第n二极管Dn反向截止；副边绕组Ns1感应电压异名端为正，同名端为负，此时二极管Ds1承受反压，二极管Ds1反向截止，
在全控型半导体器件Q1～Qn同时关断时，图2所示的一种高位取能电源电路的工作状态如图3b所示。电路中所有全控型半导体器件关闭，反激变压器励磁电感能量反向释放。此刻，副边绕组Ns1感应电压异名端为负，同名端为正，此时二极管Ds1承受正压，二极管Ds1导通。
即当某一原边绕组电压较高，副边负载将从该绕组电容抽取能量，该原边绕组电容电压降低，下一周期从其他电压较高的绕组抽取能量，从而实现了串联电容的均压功能。实施例2
参照图4，一种高位取能电源电路，在上述实施例1提供的一种高位取能电源电路的基础上，增加第一续流电路、第二续流电路、…、第n续流回路中以及副边续流电路的至少一个，其中：
第一续流电路并联于第一支路中全控型半导体器件Q1的两端；在第一绕组中储有能量、第一全控型半导体器件Q1关断时，原边绕组Np1可以通过第一二极管D1、第一续流电路构成续流回路；
第二续流电路并联于第二支路中全控型半导体器件Q1的两端；在第二绕组中储有能量、第二全控型半导体器件Q2关断时，原边绕组Np2可以通过二极管D2、第二续流电路构成续流回路。
以此类推，
第n续流电路并联于第n支路中全控型半导体器件Qn的两端；在第n绕组中储有能量、第n全控型半导体器件Qn关断时，原边第n原边绕组Npn可以通过第n二极管Dn、第n续流电路构成续流回路。
副边续流电路并联于二极管Ds1两端，在副边绕组Ns1中储有能量时，副边绕组Ns1可以通过二极管Ds1、副边续流电路构成续流回路。
进一步的，续流电路具体可以为吸收电路，如RCD吸收电路或RC吸收电路等，优选，RCD吸收电路，RCD电路吸收效果好于RC电路。
在一种高位取能电源电路中增加续流电路后，反激变压器T1储有能量、全控型半导体器件Qn关断时，第n绕组通过第n二极管Dn、第n续流电路构成续流回路，能够减小第n全控型半导体器件Qn的电压应力，对全控型半导体器件起到保护作用，从而提高电路可靠性。
上述吸收电路仅为一个示例，并不用于限定本发明，其它能够起到续流作用的电路也可以作为本发明提供的一种高位取能电源电路中续流电路的具体实现方式。
实施例3
为了进行电流环控制和输入过流保护，在上述实施例1或实施例2提供的一种高位取能电源电路的基础上，还可以增加至少一个电流检测单元，其中：
电流检测单元串接在高压输入Vin+端或Vin-端，用于检测其所在支路流过的电流大小，优选地，使用采样电阻Rs，布置在Vin-端。图5所示即为在图4所示的一种高位取能电源电路的基础上同时增加了电流检测单元的一种高位取能电源电路。
在本发明的其它实施例中，更易于实际实施时电流环控制的实现。进一步的，电流检测单元具体可以为电阻、电流互感器或者霍尔传感器等。
图6所示即为电流检测单元为分流器电阻Rs时的一种高位取能电源电路。上述分流器电阻仅为示例，并不用于限定本发明，其它电流检测器件也可以作为本发明提供的一种高位取能电源电路中电流检测单元的具体实现方式。
控制电路包含如下部分：
1)分压模块，由电阻器串联组成分压模块，分压模块的分压值与Vref(例如，28Cx系列的基准电压Vref为2.5V)同时送入控制器的误差放大器，产生误差电压信号，从而生成PWM(占空比)；
2)隔离模块，光耦实现原副边的电气隔离，优选宽体光耦，以满足爬电和电气距离要求；
3)控制模块及PWM模块，通过采样Vo电压，计算并生成PWM驱动信号。控制器可以是DSP、ARM、模拟控制芯片等，优选模拟控制芯片，例如28C4x、38C4x等系列芯片。
4)隔离驱动放大模块，隔离驱动放大模块包括变压器T2，将PWM信号放大、隔离后驱动全控性半导体器件；
其中，分压模块并联在输出负载的两端，分压模块的输出端和隔离模块的输入端连接，隔离模块的输出端和控制模块及PWM模块输入端连接，控制模块及PWM模块的输出端和隔离与驱动放大模块的输入端连接，隔离与驱动放大模块的输出端和各个全控型半导体器件的栅极连接。
在一种高位取能电源电路中增加电流检测单元后，可以进行电流环控制，也可以对输入电流进行监测，避免全控型半导体器件过流受损。
如图7所示，控制器启动后，每个控制周期实时监测输入电流Iin和输出电压Vo，若输入电流Iin大于阈值电流Iin_ref，控制器封PWM(PWM占空比为0)，同时监测输出电压Vo，若输出电压Vo仍大于阈值电压Vo_ref，则电路故障，若判断结果为电路故障，实时监测原边电流，只要触发阈值电流Iin_ref，控制器使PWM占空比为0或启动逐波限流；若输出电压Vo低于阈值电压Vo_ref，控制器计算并发出PWM(占空比大于0)，经驱动隔离放大电路控制全控型半导体器件。每个控制周期都进行输入电流Iin、输出电压Vo的实时监测与判断，通过环路运算，达到稳定输出电压的目的和实时保护电路的功能。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (9)

1.一种高位取能电源电路，其特征在于，包括反激变压器T1，二极管D1、二极管D2、…、二极管Dn、二极管Ds1，全控型半导体器件Q1、全控型半导体器件Q2、…、全控型半导体器件Qn，电容器C1、电容器C2、…以及电容器Cn；其中反激变压器T1包括原边绕组Np1、原边绕组Np2、…、原边绕组Npn及副边绕组Ns1，反激变压器T1的所有原边绕组的线圈匝数相等，n为不小于2的自然数；
所述原边绕组Npj、二极管Dj与全控型半导体器件Qj串联构成原边第j支路，j＝1,2，……n；
副边绕组Ns1、二极管Ds1与输出负载串联，构成副边第一支路；
原边第1支路的第一端和电容器C1以及直流母线Vin+连接；原边第一支路的第二端和电容器C1第二端以及第二支路的第一端连接；
原边第i支路的第一端和电容器Ci第一端以及原边第i-1支路的第二端连接，原边第i支路的第二端和电容器Ci第二端以及第i+1支路的第一端连接，2≤i≤n-1；
原边第n支路的一端和电容器Cn以及第n-1支路的第二端连接；第n支路的第二端和电容器Cn第二端以及直流母线Vin-连接；副边绕组Ns1同名端和二极管Ds1阳极连接，异名端和副边输出电压Vo-连接，二极管Ds1阴极和输出负载一端及输出电压Vo+连接，负载另一端和输出电压Vo-连接。
2.根据权利要求1所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述全控型半导体器件Qj和/或二极管Ds1两端并联有续流电路。
3.根据权利要求2所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述续流电路为吸收电路。
4.根据权利要求3所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述吸收电路为RCD吸收电路。
5.根据权利要求1所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述副边绕组Ns1和二极管Ds1串联后，与电容器Cs1并联。
6.根据权利要求1所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述全控型电力电子器件为MOSFET。
7.根据权利要求1所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述直流母线Vin+或直流母线Vin-端接有电流检测单元。
8.根据权利要求1或7所述的一种高位取能电源电路，其特征在于，所述输出负载的两端并联有分压模块，分压模块的输出端和隔离模块的输入端连接，隔离模块的输出端和控制模块及PWM模块输入端连接，控制模块及PWM模块的输出端和隔离与驱动放大模块的输入端连接，隔离与驱动放大模块的输出端和各个全控型半导体器件的栅极连接。
9.一种权利要求1所述的高位取能电源电路的控制方法，其特征在于，实时监测输入电流Iin和输出电压Vo，
若输入电流Iin≤阈值电流Iin_ref，通过输入电流Iin和输出电压Vo计算PWM信号，并利用用PWM信号控制全控型电力电子器件；
若输入电流Iin＞阈值电流Iin_ref，控制全控型电力电子器件的PWM信号占空比为0，并判断输出电压Vo是否大于阈值电压Vo_ref：
若Vo＞Vo_ref，则实时监测原边电流，只要触发阈值电流Iin_ref，控制器使PWM占空比为0或启动逐波限流；
若Vo≤Vo_ref，发出占空比大于0的PWM信号控制全控型电力电子器件。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612393A (zh) * 2021-08-30 2021-11-05 阳光电源股份有限公司 一种电源电路、直流电源及光伏系统
CN114070092A (zh) * 2021-11-25 2022-02-18 西安西驰电气股份有限公司 一种高位取能电源电路拓扑结构及其控制方法
CN117294117A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 西安奇点能源股份有限公司 多绕组串联高压反激电源原边电流检测电路及检测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078510A (en) * 1998-09-23 2000-06-20 Stmicroelectronics S.R.L. Wholly integrated switch-on control loop of a high voltage power transistor of a quasi resonant flyback converter
CN102075092A (zh) * 2009-11-19 2011-05-25 上海岩芯电子科技有限公司 反激变换器漏感吸收及软开关控制
CN103210570A (zh) * 2010-11-11 2013-07-17 瑞典爱立信有限公司 开关式电源中的过载检测
CN104506042A (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 刘孝涛 一种高可靠性恒流车载dcdc变换器及控制方法
CN106026667A (zh) * 2016-07-04 2016-10-12 山东超越数控电子有限公司 一种改善多路输出开关电源交叉调整率的方法
CN110212777A (zh) * 2019-06-19 2019-09-06 杰华特微电子（杭州）有限公司 级联反激电路、级联反激电路的控制电路和控制方法
CN209375473U (zh) * 2019-02-19 2019-09-10 广州金升阳科技有限公司 一种反激电路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078510A (en) * 1998-09-23 2000-06-20 Stmicroelectronics S.R.L. Wholly integrated switch-on control loop of a high voltage power transistor of a quasi resonant flyback converter
CN102075092A (zh) * 2009-11-19 2011-05-25 上海岩芯电子科技有限公司 反激变换器漏感吸收及软开关控制
CN103210570A (zh) * 2010-11-11 2013-07-17 瑞典爱立信有限公司 开关式电源中的过载检测
CN104506042A (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 刘孝涛 一种高可靠性恒流车载dcdc变换器及控制方法
CN106026667A (zh) * 2016-07-04 2016-10-12 山东超越数控电子有限公司 一种改善多路输出开关电源交叉调整率的方法
CN209375473U (zh) * 2019-02-19 2019-09-10 广州金升阳科技有限公司 一种反激电路
CN110212777A (zh) * 2019-06-19 2019-09-06 杰华特微电子（杭州）有限公司 级联反激电路、级联反激电路的控制电路和控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612393A (zh) * 2021-08-30 2021-11-05 阳光电源股份有限公司 一种电源电路、直流电源及光伏系统
CN114070092A (zh) * 2021-11-25 2022-02-18 西安西驰电气股份有限公司 一种高位取能电源电路拓扑结构及其控制方法
CN117294117A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 西安奇点能源股份有限公司 多绕组串联高压反激电源原边电流检测电路及检测方法
CN117294117B (zh) * 2023-11-27 2024-02-06 西安奇点能源股份有限公司 多绕组串联高压反激电源原边电流检测电路及检测方法

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