CN112054590B - 一种电容直流保障电源 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电源技术领域，提供了一种电容直流保障电源，包括：依次连接的整流电路、功率因数校正电路、隔离电路、电容模组以及升稳压电路；整流电路的输入端连接市电，升稳压电路的第一输出端连接负载；整流电路用于将市电进行整流，功率因数校正电路用于对整流电压进行升压稳压得到第一电压；隔离电路用于对第一电压进行隔离处理，得到第二电压；电容模组用于根据第二电压进行充电或放电；升稳压电路用于将第二电压或电容模组的电容电压化为输出电压。通过本发明提供的电容直流保障电源，可以利用电容模组进行储能，在市电断电的情况下将电容电压转化为输出电压，有效的保障负载的供能。
Description
技术领域
本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种电容直流保障电源。
背景技术
交直流一体化系统具有广泛的应用场景，为了在交流失电的情况下维持直流负载的工作状态，通常会在交直流一体化系统中设置开关电源模块和储能模块，开关电源模块用于对交流电进行整流变换，储能模块用于存储整流变换后的电能。
目前常用的储能模块为电池，然而电池在瞬间供电时，可能会由于极板不可探测的问题发生故障，导致无法为直流负载供能。例如，电池极柱在大电流的冲击下熔断，回路断开无法供电。在变电站等电力系统中，直流负载断电不仅会影响周边区域的生产生活用电，还可能出现严重的安全事故。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电容直流保障电源，以解决现有技术中交直流系统在交流失电时为直流负载供能稳定性差的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种电容直流保障电源，包括：
整流电路、功率因数校正电路、隔离电路、电容模组以及升稳压电路；
所述整流电路的输入端连接市电，所述整流电路的输出端连接所述功率因数校正电路的输入端，所述功率因数校正电路的第一输出端连接所述隔离电路的输入端，所述隔离电路的第一输出端连接所述电容模组的正极以及所述升稳压电路的输入端，所述电容模组的负极接地；所述升稳压电路的第一输出端连接负载；
所述整流电路用于将所述市电进行整流得到整流电压；
所述功率因数校正电路用于对所述整流电压进行升压稳压，得到第一电压；
所述隔离电路用于对所述第一电压进行隔离处理，得到第二电压；
所述电容模组用于根据所述第二电压进行充电或放电；
所述升稳压电路用于将所述第二电压或所述电容模组的电容电压转化为输出电压。
在本发明的一个实施例中，电容直流保障电源还包括监测单元；
所述监测单元的第一输入端连接所述功率因数校正电路的第二输出端；所述监测单元的第二输入端连接所述隔离电路的第二输出端；所述监测单元的第三输入端连接所述升稳压电路的第二输出端；
所述监测单元用于监测所述功率因数校正电路、所述隔离电路以及所述升稳压电路的监测数据。
在本发明的一个实施例中。所述整流电路包括第一变压器以及第一整流桥；所述整流电路的输入端包括火线输入端和零线输入端；所述整流电路包括第一变压器以及第一整流桥；所述整流电路的输入端包括火线输入端和零线输入端；所述整流电路的输出端包括第一整流输出端和第二整流输出端；
所述第一变压器的初级绕组第一端连接所述整流电路的火线输入端，所述第一变压器的初级绕组第二端连接所述第一整流桥的第一交流输入端；所述第一变压器的次级绕组第一端连接所述整流电路的零线输入端，所述第一变压器的次级绕组第二端连接所述第一整流桥的第二交流输入端；所述第一整流桥的第一直流输出端连接所述整流电路的第一整流输出端，所述第一整流桥的第二直流输出端连接所述整流电路的第二整流输出端。
在本发明的一个实施例中，所述功率因数校正电路包括：
第第一二极管、第一校正支路、第二校正支路、第一采样支路、功率因数校正芯片以及驱动芯片；
所述功率因数校正电路的输入端分别连接所述第一二极管的正极、所述第一校正支路的输入端以及所述第二校正支路的输入端；所述第一二极管的负极、所述第一校正支路的输出端、所述第二校正支路的输出端以及所述第一采样支路的第一端分别连接所述功率因数校正电路的第一输出端；所述第一采样支路的第二端接地，所述第一采样支路的输出端连接所述功率因数校正芯片的输入端，所述功率因数校正芯片的输出端连接所述驱动芯片的输入端，所述驱动芯片的第一输出端连接所述第一校正支路的控制端，所述驱动芯片的第二输出端连接所述第二校正支路的控制端。
在本发明的一个实施例中，所述第一校正支路包括：
第一电感、第一开关管、第一电阻以及第二二极管；
所述第一电感的第一端连接所述第一校正支路的输入端，所述第一电感的第二端连接所述第二二极管的正极和所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的栅极连接所述第一校正支路的控制端，所述第一开关管的源极通过所述第一电阻接地，所述第二二极管的负极连接所述第一校正支路的输出端。
在本发明的一个实施例中，所述隔离电路包括；
开关模块、第二变压器、第二整流桥、第二电阻、第二采样支路以及隔离控制芯片；
所述开关模块的第一端连接所述隔离电路的输入端，所述开关模块的第二端接地，所述开关模块的控制输入端连接所述隔离控制芯片的第一输出端；所述第二变压器的初级绕组第一端连接所述隔离电路的输入端，所述第二变压器的初级绕组第二端接地；所述第二变压器的次级绕组第一端连接所述第二整流桥的第一交流输入端，所述第二变压器的次级绕组第二端连接所述第二整流桥的第二交流输入端；所述第二整流桥的第一直流输出端连接所述隔离电路的第一输出端和所述第二采样支路的第一端，所述第二整流桥的第二直流输出端分别连接所述第二电阻的第一端和所述隔离控制芯片的第一输入端，所述第二电阻的第二端和所述隔离控制芯片的第二输入端分别接地；所述第二采样支路的第二端接地，所述第二采样支路的输出端连接所述隔离控制芯片的监测端。
在本发明的一个实施例中，所述开关模块包括：
第二开关管、第三开关管以及第三变压器；
所述开关模块的控制输入端包括第一控制输入端和第二控制输入端；
所述第二开关管的漏极连接所述开关模块的第一端，所述第二开关管的源极连接所述第三开关管的漏极，所述第三开关管的源极接地；所述第三变压器的初级绕组的第一端为所述开关模块的第一控制输入端，所述第三变压器的初级绕组的第二端为所述开关模块的第二控制输入端；所述第三变压器的第一次级绕组并联在所述第三开关管的栅极与源极之间；所述第三变压器的第二次级绕组并联在所述第二开关管的栅极与源极之间。
在本发明的一个实施例中，所述升稳压电路包括：
第一升稳压初级支路、第二升稳压初级支路、第四变压器、第三整流桥、第三电阻、第三采样支路以及升稳压控制芯片；
所述第一升稳压初级支路的第一端以及所述第二升稳压初级支路的第一端连接所述升稳压电路的输入端，所述第一升稳压初级支路的第二端以及所述第二升稳压初级支路的第二端分别接地，所述第一升稳压初级支路的控制输入端连接所述升稳压控制芯片的第一输出端，所述第二升稳压初级支路的控制输入端连接所述升稳压控制芯片的第二输出端；所述第一升稳压初级支路的输出端连接所述第四变压器的初级绕组第一端，所述第二升稳压初级支路的输出端连接所述第四变压器的初级绕组第二端；所述第四变压器的次级绕组第一端连接所述第三整流桥的的第一交流输入端，所述第四变压器的次级绕组第二端连接所述第三整流桥的的第二交流输入端，所述第三整流桥的第一直流输出端连接所述升稳压电路的输出端；所述第三整流桥的的第二直流输出端连接所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端接地；所述第三采样支路的第一端连接所述升稳压电路的第一输出端，所述第三采样支路的第二端接地，所述第三采样支路的输出端连接所述升稳压控制芯片的监测端。
在本发明的一个实施例中，所述第一升稳压初级支路包括：
第四开关管和第五开关管；
所述第一升稳压初级支路的控制输入端包括第一控制输入端和第二控制输入端；
所述第四开关管的漏极连接所述第一升稳压初级支路的第一端，所述第四开关管的栅极为所述第一升稳压初级支路的第一控制输入端，所述第四开关管的源极连接所述第五开关管的漏极以及所述第一升稳压初级支路的输出端，所述第五开关管的栅极为所述第一升稳压初级支路的第二控制输入端所述第五开关管的源极接地。
在本发明的一个实施例中，所述升稳压电路还包括冲击回路；
所述冲击回路包括第三二极管和第四二极管；
所述第三二极管的正极连接所述升稳压电路的输入端，所述第三二极管的负极连接所述升稳压电路的第一输出端；所述第四二极管的正极连接所述第三整流桥的的第二直流输出端；所述第四二极管的负极接地。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供了一种电容直流保障电源，包括：依次连接的整流电路、功率因数校正电路、隔离电路、电容模组以及升稳压电路；整流电路的输入端连接市电，升稳压电路的第一输出端连接负载；整流电路用于将市电进行整流，功率因数校正电路用于对整流电压进行升压稳压得到第一电压；隔离电路用于对第一电压进行隔离处理，得到第二电压；电容模组用于根据第二电压进行充电或放电；升稳压电路用于将第二电压或电容模组的电容电压化为输出电压。通过本发明提供的电容直流保障电源，可以利用电容模组进行储能，在市电断电的情况下将电容电压转化为输出电压，有效的保障负载的供能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的电容直流保障电源的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的整流电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的功率因数校正电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的隔离电路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的电容模组的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的升稳压电路的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的监测单元的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，本发明实施例提供了一种电容直流保障电源10，包括：整流电路100、功率因数校正电路200、隔离电路300、电容模组400以及升稳压电路500；
所述整流电路100的输入端连接市电，所述整流电路100的输出端连接所述功率因数校正电路200的输入端，所述功率因数校正电路200的第一输出端连接所述隔离电路300的输入端，所述隔离电路300的第一输出端连接所述电容模组400的正极以及所述升稳压电路500的输入端，所述电容模组400的负极接地；所述升稳压电路500的第一输出端连接负载；
所述整流电路100用于将所述市电进行整流得到整流电压；
所述功率因数校正电200路用于对所述整流电压进行升压稳压，得到第一电压；
所述隔离电路300用于对所述第一电压进行隔离处理，得到第二电压；
所述电容模组400用于根据所述第二电压进行充电或放电；
所述升稳压电路500用于将所述第二电压或所述电容模组的电容电压转化为输出电压。
在本实施例中，电容直流保障电源10上电时，市电经过整流电路100的整流、功率因数校正电路200的升压稳压，得到第一电压，第一电压经过隔离电路的降压处理，得到第二电压，电容模组利400用第二电压进行储能充电，同时第二电压经过升稳压电路转化为输出电压供给负载。若市电停电，则整流电路100、功率因数校正电路200以及隔离电路300中均断电，电容模组400向升稳压电路500进行放电，升稳压电路500将电容模组输出的电容电压进行升压和稳压，得到输出电压供给负载。。
可选的，电容模组400储能充电范围为0V至220V。
通过本发明实施例提供电容直流保障电源，可以在交直流一体化系统遇到交流失电时及时进行供电，持续输出直流电，避免使用电池储能作为备用能源时可能出现的故障，从而保障直流负载侧的设备正常工作，防止出现电力事故。
本实施例提供的电容直流保障电源应用场景广泛，保障能力强，既可以作为电源模块直接安装在新建系统中，也可以在已有系统中进行改造。
在本发明的一个实施例中，电容直流保障电源10还包括监测单元600；
所述监测单元600的第一输入端连接所述功率因数校正电路200的第二输出端；所述监测单元600的第二输入端连接所述隔离电路300的第二输出端；所述监测单元600的第三输入端连接所述升稳压电路500的第二输出端；
所述监测单元600用于监测所述功率因数校正电路200、所述隔离电路300以及所述升稳压电路500的监测数据。
可选的，通过监测单元600将电容直流保障电源10内的关键电压数据发送至第三方系统，提供给操作人员，从而实现有效的监测。
参见图2，在本发明的一个实施例中，所述整流电路100包括第一变压器T1以及第一整流桥KB1；所述整流电路100的输入端包括火线输入端和零线输入端；所述整流电路100的输出端包括第一整流输出端和第二整流输出端；
所述第一变压器T1的初级绕组第一端连接所述整流电路100的火线输入端，所述第一变压器T1的初级绕组第二端连接所述第一整流桥KB1的第一交流输入端；所述第一变压T1的次级绕组第一端连接所述整流电路100的零线输入端，所述第一变压器T1的次级绕组第二端连接所述第一整流桥KB1的第二交流输入端；所述第一整流桥KB1的第一直流输出端连接所述整流电路100的第一整流输出端，所述第一整流桥KB1的第二直流输出端连接所述整流电路100的第二整流输出端。
在本实施例中，整流电路100的第一整流输出端连接节点A，整流电路100的第二整流输出端连接节点B。
在本实施例中，整流电路100还包括稳压电容C1、C2以及C3。
C1连接在整流100电路的火线输入端和零线输入端之间；C2连接在第一整流桥KB1的第一交流输入端和第二交流输入端之间；C3连接在第一整流桥KB1的第一直流输出端和第二直流输出端之间。
参见图3，在本发明的一个实施例中，所述功率因数校正电路200包括：
第一二极管D1、第一校正支路、第二校正支路、第一采样支路、功率因数校正芯片U1以及驱动芯片U2；
所述功率因数校正电路200的输入端分别连接所述第一二极管D1的正极、所述第一校正支路的输入端以及所述第二校正支路的输入端；所述第一二极管D1的负极、所述第一校正支路的输出端、所述第二校正支路的输出端以及所述第一采样支路的第一端分别连接所述功率因数校正电路200的第一输出端；所述第一采样支路的第二端接地，所述第一采样支路的输出端连接所述功率因数校正芯片U1的输入端Vsamp，所述功率因数校正芯片U1的输出端连接所述驱动芯片U2的输入端，所述驱动芯片U2的第一输出端DR1连接所述第一校正支路的控制端，所述驱动芯片U2的第二输DR2出端连接所述第二校正支路的控制端。
在本实施例中，功率因数校正电路200的输入端连接节点A，即连接整流电路100的第一整流输出端，功率因数校正电路200的第一输出端连接节点C，所述功率因数校正电路200的第二输出端连接节点E。
在本是实施例中，功率因数校正电路200中的功率因数校正芯片U1根据获取的电压数据生成PWM控制信号，并将控制信号发送至驱动芯片U2，驱动芯片U2根据接收的PWM控制信号生成开关信号，从而控制第一校正支路和第二校正支路中开关管的通断，实现功率因数的校正。
在本实施例中，功率因数校正芯片U1的输出端包括PWM1输出端和PWM1输出端，驱动芯片U2的输入端包括PWM1输入端和PWM2输入端。功率因数校正芯片U1的PWM1输出端连接驱动芯片U2的PWM1输入端，功率因数校正芯片U1的PWM2输出端连接驱动芯片U2的PWM2输入端。
在本实施例中，功率因数校正电路200使用交错并联拓扑，能够在电容模组扩容时提升功率范围，同时减小高频波纹电流，提供稳定的第一电压。
可选的，第一电压为400V。
在本发明的一个实施例中，所述第一校正支路包括：
第一电感L1、第一开关管V1、第一电阻R1以及第二二极管D2；
所述第一电感L1的第一端连接所述第一校正支路的输入端，所述第一电感L1的第二端连接所述第二二极管D2的正极和所述第一开关管V1的漏极，所述第一开关管V1的栅极连接所述第一校正支路的控制端，所述第一开关管V1的源极通过所述第一电阻R1接地，所述第二二极管D2的负极连接所述第一校正支路的输出端。
在本实施例中，第二校正支路的结构与第一校正支路完全相同。
具体的，第二校正支路包括电感L2、开关管V6、电阻R4以及二极管D5；
电感L2的第一端连接第二校正支路的输入端，电感L2的第二端连接二极管D5的正极和开关管V6的漏极，开关管V6的栅极连接第二校正支路的控制端，开关管V6的源极通过电阻R4接地，二极管D5的负极连接第二校正支路的输出端。
在本实施例中，第一采样支路包括至少两个电阻串联构成的电阻串，第一采样支路的输出端为所述第一采样支路中除所述第一采样电路的第一端和所述第一采样电路的第二端外的任一节点。
可选的，第一采样支路包括依次串联的电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8以及电阻R9。电阻R5的第一端为第一采样支路的第一端，电阻R9的第二端为第一采样支路的第二端；第一采样支路的输出端为电阻R8和电阻R9之间的节点。
在本实施例中，第一采样支路用于将功率因数校正电路200的第一输出端与地线之间的电压进行分压，以供功率因数校正芯片U1获取功率因数校正电路200第一输出端的电压数据。
在本实施例中，功率因数校正电路200还包括极性电容CD1和极性电容CD2；极性电容CD1的正极和极性电容CD2的正极分别连接功率因数校正电路200的第一输出端，极性电容CD1的负极和极性电容CD2的负极分别接地。
参见图4，在本发明的一个实施例中，所述隔离电路300包括；
开关模块、第二变压器T2、第二整流桥KB2、第二电阻R2、第二采样支路以及隔离控制芯片U3；
所述开关模块的第一端连接所述隔离电路300的输入端，所述开关模块的第二端接地，所述开关模块的控制输入端连接所述隔离控制芯片U3的第一输出端；所述第二变压器T2的初级绕组第一端连接所述隔离电路300的输入端，所述第二变压器T2的初级绕组第二端接地；所述第二变压器T2的次级绕组第一端连接所述第二整流桥KB1的第一交流输入端，所述第二变压器T2的次级绕组第二端连接所述第二整流桥KB2的第二交流输入端；所述第二整流桥KB2的第一直流输出端连接所述隔离电路300的第一输出端和所述第二采样支路的第一端，所述第二整流桥KB2的第二直流输出端分别连接所述第二电阻R2的第一端和所述隔离控制芯片U3的第一输入端Icy1，所述第二电阻R2的第二端和所述隔离控制芯片U3的第二输入端Icy2分别接地；所述第二采样支路的第二端接地，所述第二采样支路的输出端连接所述隔离控制芯片U3的监测端Vsamp。
在本实施例中，隔离电路300的输入端连接节点C，即与功率因数校正电路200的第一输出端连接；隔离电路200的第一输出端连接节点F；隔离电路200的第二输出端包括CANH输出端，连接节点H，隔离电路200的第二输出端包括CANL输出端，连接节点I。
在本实施例中，第二变压器T2的初级绕组第二端接地的具体实现方式为通过电感L3、电容C4以及电容C5构成的第一LC电路接地。电感L3的第一端连接第二变压器T2的初级绕组第二端，电感L3的第二端连接电容C4以及电容C5的第一端，电容C4以及电容C5的第二端接地。
在本实施例中，第二电阻R2为采样电阻。
在本实施例中，隔离电路300将第一电压进行降压处理得到第二电压。
在本实施例中，隔离电路300通过第二变压器T2实现两侧电路的隔离。
具体的，隔离控制芯片U3根据获取的电压数据生成LLCPWM控制信号，从而控制开关模块中开关管的通断。
在本实施例中，隔离电路300通过采集电容模组400的正极电压即节点F处的电压，实现对可控的电容模组400充电。
可选的，当电容模组400的正极电压低于60V时，隔离电路300以600W的恒功率为电容模组400充电；当电容模组400的正极电压大于60V时，隔离电路300以1.5A的恒流为电容模组400充电。
可选的，第二电压为220V。
在本发明的一个实施例中，所述开关模块包括：
第二开关管V2、第三开关管V3以及第三变压器T3；
所述开关模块的控制输入端包括第一控制输入端和第二控制输入端；
所述第二开关管V2的漏极连接所述开关模块的第一端，所述第二开关管V2的源极连接所述第三开关管V3的漏极，所述第三开关管V3的源极接地；所述第三变压器T3的初级绕组的第一端为所述开关模块的第一控制输入端，所述第三变压器T3的初级绕组的第二端为所述开关模块的第二控制输入端；所述第三变压器T3的第一次级绕组并联在所述第三开关管V3的栅极与源极之间；所述第三变压器T3的第二次级绕组并联在所述第二开关管V2的栅极与源极之间。
在本实施例中，隔离控制芯片U3的输出端包括LLCPWM1输出端以及LLCPWM2输出端。开关模块的第一控制输入端连接隔离控制芯片U3LLCPWM1输出端，开关模块的第二控制输入端连接隔离控制芯片的LLCPWM2输出端。
在本实施例中，第二采样支路包括至少两个电阻串联构成的电阻串，第二采样支路的输出端为所述第二采样支路中除所述第二采样电路的第一端和所述第一采样电路的第二端外的任一节点。
可选的，第二采样支路包括依次串联的电阻R10、电阻R11以及电阻R12。电阻R10的第一端为第二采样支路的第一端，电阻R12的第二端为第二采样支路的第二端；第二采样支路的输出端为电阻R11和电阻R12之间的节点。
在本实施例中，第二采样支路用于将隔离电路300的第一输出端与地线之间的电压进行分压，以供隔离控制芯片U3获取隔离电路300第一输出端的电压数据。
在本实施例中，隔离电路300还包括极性电容CD3和CD4。极性电容CD3的正极连接隔离电路300的输出端，极性电容CD3的负极连接第二电阻R2的第一端。极性电容CD4的正极连接隔离电路300的输出端，极性电容CD4的负极接地。
参见图5，在本实施例中，电容模组400的正极连接节点F，即连接隔离电路200的第一输出端；电容模组400的负极连接节点G，即接地。
在本实施例中，电容模组400的容量大小根据应用场景进行设置。
在本实施例中，电容模组400内预留扩容端子，可根据负载要求进行扩容。
可选的，以负载的满载10分钟供能或轻载30分钟供能作为容量要求设置电容模组400容量。
参见图6，在本发明的一个实施例中，所述升稳压电路500包括：
第一升稳压初级支路、第二升稳压初级支路、第四变压器T4、第三整流桥KB3、第三电阻R3、第三采样支路以及升稳压控制芯片U4；
所述第一升稳压初级支路的第一端以及所述第二升稳压初级支路的第一端连接所述升稳压电路500的输入端，所述第一升稳压初级支路的第二端以及所述第二升稳压初级支路的第二端分别接地，所述第一升稳压初级支路的控制输入端连接所述升稳压控制芯片U4的第一输出端，所述第二升稳压初级支路的控制输入端连接所述升稳压控制芯片U4的第二输出端；所述第一升稳压初级支路的输出端连接所述第四变压器T4的初级绕组第一端，所述第二升稳压初级支路的输出端连接所述第四变压器T4的初级绕组第二端；所述第四变压器T4的次级绕组第一端连接所述第三整流桥KB3的第一交流输入端，所述第四变压器T4的次级绕组第二端连接所述第三整流桥KB3的第二交流输入端，所述第三整流桥KB3的第一直流输出端连接所述升稳压电路的输出端；所述第三整流桥的KB3的第二直流输出端连接所述第三电阻R3的第一端；所述第三电阻R3的第二端接地；所述第三采样支路的第一端连接所述升稳压电路500的第一输出端，所述第三采样支路的第二端接地，所述第三采样支路的输出端连接所述升稳压控制芯片U4的监测端。
在本实施例中，升稳压电路500的输入端连接节点F，即与隔离电路300的第一输出端和电容模组400的正极连接；升稳压电路500的第一输出端连接节点J；升稳压电路500的第二输出端包括CANH输出端，连接节点L，升稳压电路500的第二输出端包括CANL输出端，连接节点M。
在本实施例中，第二升稳压初级支路的输出端通过第二LC电路连接第四变压T4的初级绕组第二端；
具体的，第二LC电路包括由并联的电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11构成的电容组，以及与上述电容组串联的电感L4。
第二升稳压初级支路的输出端连接电容组的第一端，电容组的第二端连接电感L4的第一端，电感L4的第二端连接第四变压T4的初级绕组第二端。
在本实施例中，第一升稳压初级支路的控制输入端包括第一控制输入端LCCPWM1_UP和第二控制输入端LCCPWM1_DOWN；第二升稳压初级支路的控制输入端包括第一控制输入端LCCPWM2_UP和第二控制输入端LCCPWM2_DOWN。
在本实施例中，升稳压控制芯片U4的第一输出端包括LCCPWM1_UP输出端和LCCPWM1_DOWN输出端；升稳压控制芯片U4的第二输出端包括LCCPWM2_UP输出端和LCCPWM2_DOWN输出端。
在本实施例中，第一升稳压初级支路的第一控制输入端LCCPWM1_UP连接升稳压控制芯片U4的LCCPWM1_UP输出端；第一升稳压初级支路的第二控制输入端LCCPWM1_DOWN输入端连接升稳压控制芯片U4的LCCPWM1_DOWN输出端；第二升稳压初级支路的第一控制输入端LCCPWM2_UP连接升稳压控制芯片U4的LCCPWM2_UP输出端；第二升稳压初级支路的第二控制输入端LCCPWM2_DOWN连接升稳压控制芯片U4的LCCPWM12_DOWN输出端。
在本实施例中，升稳压控制芯片U4根据监测得到的升稳压电路输出电压数据生成控制信号，从而控制第一升稳压初级支路和第二升稳压初级支路中开关管的通断，从而实现升稳压电路500的控制过程。
在本实施例中，在市电断电时，升稳压电路500将电容模组400输出的电容电压转化为负载所需的电压输出。为了防止负载异常导致电容模组400不可控放电，升稳压电路500具备限流功能。同时为了将不断降低的电容电压升高至所需的输出电压，设置有源正激励拓扑实现升稳压电路500以满足输入电压范围的宽度要求。
通过本实施例提供的升稳压电路500，可以减小各个开关管的电流，降低电压温度，从而提高电源的可靠性。
可选的，升稳压电路500的欠压保护点为80V。若欠压保护点设置过低，则会导致温升过高，影响电源的稳定性。
可选的，升稳压电路500输出电压为直流220V。
可选的，升稳压电路500连接的负载可以为蓄电池。
在本发明的一个实施例中，所述第一升稳压初级支路包括：
第四开关管V4以及第五开关管V5；
所述第一升稳压初级支路的控制输入端包括第一控制输入端和第二控制输入端；
所述第四开关管V4的漏极连接所述第一升稳压初级支路的第一端，所述第四开关管V4的栅极为所述第一升稳压初级支路的第一控制输入端，所述第四开关管V4的源极连接所述第五开关管V5的漏极以及所述第一升稳压初级支路的输出端，所述第五开关管V5的栅极为所述第一升稳压初级支路的第二控制输入端，所述第五开关管V5的源极接地。
在本实施例中，第二升稳压初级支路的结构与第一升稳压初级支路的结构相同。
具体的，第二升稳压初级支路包括：
开关管V7和开关管V8；
第二升稳压初级支路的控制输入端包括第一控制输入端和第二控制输入端；
开关管V7的漏极连接第二升稳压初级支路的第一端，开关管V7的栅极为第二升稳压初级支路的第一控制输入端，开关管V7的源极连接开关管V8的漏极以及所述第二升稳压初级支路的输出端，开关管V8的栅极为所述第二升稳压初级支路的第二控制输入端，开关管V8的源极接地。
在本发明的一个实施例中，所述升稳压电路500还包括冲击回路；
所述冲击回路包括第三二极管D3以及第四二极管D4；
所述第三二极管D3的正极连接所述升稳压电路的输入端，所述第三二极管D3的负极连接所述升稳压电路的第一输出端；所述第四二极管D4的正极连接所述第三整流桥KB3的的第二直流输出端；所述第四二极管D4的负极接地。
在本实施例中，冲击回路为短路冲击回路，用于为负载提供冲击能量。
具体的，当负载需要瞬间的大电流能量时，由于升稳压电路500具有限流功能，负载侧的电压降低，当负载侧电压低于电容模组400的正极电压即节点F的电压时，电容模组400通过冲击回路向负载放电。在负载存在需要脱扣的空开时，电容模组400的瞬间放电可以提供空开脱扣需要的参量，保障交直流系统可以在第一时间恢复正常运行。
可选的，第三二极管D3以及第四二极管D4可通过200A电流。
在本实施例中，第三采样支路包括至少两个电阻串联构成的电阻串，第三采样支路的输出端为所述第三采样支路中除所述第三采样电路的第一端和所述第三采样电路的第二端外的任一节点。
在本实施例中，第三采样支路用于将升稳压电路500的第一输出端的电压进行分压，以供升稳压控制芯片U4获取升稳压电路500的第一输出端的电压数据。
可选的，第三采样支路包括依次串联的电阻R13、电阻R15以及电阻R15。电阻R13的第一端为第三采样支路的第一端，电阻R15的第二端为第三采样支路的第二端；第三采样支路的输出端为电阻R14和电阻R15之间的节点。
在本实施例中，升稳压电路500还包括稳压电容C12和稳压电容C13。稳压电容C12的第一端和稳压电容C13的第一端分别连接升稳压电路500的第一输出端，稳压电容C12和稳压电容C13的第二端分别连接第三电阻R3的第一端。
在本实施例中，升稳压电路500还包括极性电容CD5、极性电容CD6以及极性电容CD7。极性电容CD5的正极、极性电容CD6的正极以及极性电容CD7的正极分别连接升稳压电路500的第一输出端；极性电容CD5的负极、极性电容CD6的负极以及极性电容CD7的负极分别连接第三电阻R3的第一端。
在本实施例中，升稳压电路500还包括极性电容CD8，极性电容CD8的正极连接升稳压电路500的第一输出端，极性电容CD8的负极接地。
在本实施例中，升稳压电路500还包括电容C14以及电容C15。电容C14的第一端连接第三电阻R3的第一端，电容C14的第二端接地。电容C15的第一端连接升稳压电路500的第一输出端，电容C15的第二端接地。
参见图7，在本实施例中，监测单元600的第一输入端连接节点E，即连接功率因数校正电路200的第二输出端。
监测单元600的第二输入端包括CANH输入端，连接节点H，即连接隔离电路200的CANH输出端；监测单元600的第二输入端包括CANL输入端，连接节点I，即连接隔离电路200的CANL输出端。
监测单元600的第三输入端包括CANH输入端，连接节点L，即连接升稳压电路500的CANH输出端；监测单元600的第三输入端包括CANL输入端，连接节点M，即连接升稳压电路500的CANL输出端。
可选的，监测单元600的输出端包括第一输出端485A和第二输出端485B，分别连接节点N和节点O，监测单元600通过输出端将监测数据输出至第三方系统。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电容直流保障电源，其特征在于，包括：整流电路、功率因数校正电路、隔离电路、电容模组，升稳压电路以及监测单元；
所述整流电路的输入端连接市电，所述整流电路的输出端连接所述功率因数校正电路的输入端，所述功率因数校正电路的第一输出端连接所述隔离电路的输入端，所述隔离电路的第一输出端连接所述电容模组的正极以及所述升稳压电路的输入端，所述电容模组的负极接地；所述升稳压电路的第一输出端连接负载；
所述整流电路用于将所述市电进行整流得到整流电压；
所述功率因数校正电路用于对所述整流电压进行升压稳压，得到第一电压；
所述隔离电路用于对所述第一电压进行隔离处理，得到第二电压；
所述电容模组用于根据所述第二电压进行充电或放电；
所述升稳压电路用于将所述第二电压或所述电容模组的电容电压转化为输出电压；
所述升稳压电路包括：
第一升稳压初级支路、第二升稳压初级支路、第四变压器、第三整流桥、第三电阻、第三采样支路以及升稳压控制芯片；
所述第一升稳压初级支路的第一端以及所述第二升稳压初级支路的第一端连接所述升稳压电路的输入端，所述第一升稳压初级支路的第二端以及所述第二升稳压初级支路的第二端分别接地，所述第一升稳压初级支路的控制输入端连接所述升稳压控制芯片的第一输出端，所述第二升稳压初级支路的控制输入端连接所述升稳压控制芯片的第二输出端；所述第一升稳压初级支路的输出端连接所述第四变压器的初级绕组第一端，所述第二升稳压初级支路的输出端连接所述第四变压器的初级绕组第二端；所述第四变压器的次级绕组第一端连接所述第三整流桥的第一交流输入端，所述第四变压器的次级绕组第二端连接所述第三整流桥的第二交流输入端，所述第三整流桥的第一直流输出端连接所述升稳压电路的输出端；所述第三整流桥的第二直流输出端连接所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端接地；所述第三采样支路的第一端连接所述升稳压电路的第一输出端，所述第三采样支路的第二端接地，所述第三采样支路的输出端连接所述升稳压控制芯片的监测端；
所述升稳压电路还包括冲击回路；
所述冲击回路包括第三二极管和第四二极管；
所述第三二极管的正极连接所述升稳压电路的输入端，所述第三二极管的负极连接所述升稳压电路的第一输出端；所述第四二极管的正极连接所述第三整流桥的第二直流输出端；所述第四二极管的负极接地；
所述监测单元的第一输入端连接所述功率因数校正电路的第二输出端；所述监测单元的第二输入端连接所述隔离电路的第二输出端；所述监测单元的第三输入端连接所述升稳压电路的第二输出端；
所述监测单元用于监测所述功率因数校正电路、所述隔离电路以及所述升稳压电路的监测数据。
2.如权利要求1所述的一种电容直流保障电源，其特征在于，所述整流电路包括第一变压器以及第一整流桥；所述整流电路的输入端包括火线输入端和零线输入端；所述整流电路的输出端包括第一整流输出端和第二整流输出端；
所述第一变压器的初级绕组第一端连接所述整流电路的火线输入端，所述第一变压器的初级绕组第二端连接所述第一整流桥的第一交流输入端；所述第一变压器的次级绕组第一端连接所述整流电路的零线输入端，所述第一变压器的次级绕组第二端连接所述第一整流桥的第二交流输入端；所述第一整流桥的第一直流输出端连接所述整流电路的第一整流输出端，所述第一整流桥的第二直流输出端连接所述整流电路的第二整流输出端。
3.如权利要求1所述的一种电容直流保障电源，其特征在于，所述功率因数校正电路包括：
第一二极管、第一校正支路、第二校正支路、第一采样支路、功率因数校正芯片以及驱动芯片；
所述功率因数校正电路的输入端分别连接所述第一二极管的正极、所述第一校正支路的输入端以及所述第二校正支路的输入端；所述第一二极管的负极、所述第一校正支路的输出端、所述第二校正支路的输出端以及所述第一采样支路的第一端分别连接所述功率因数校正电路的第一输出端；所述第一采样支路的第二端接地，所述第一采样支路的输出端连接所述功率因数校正芯片的输入端，所述功率因数校正芯片的输出端连接所述驱动芯片的输入端，所述驱动芯片的第一输出端连接所述第一校正支路的控制端，所述驱动芯片的第二输出端连接所述第二校正支路的控制端。
4.如权利要求3所述的一种电容直流保障电源，其特征在于，所述第一校正支路包括：
第一电感、第一开关管、第一电阻以及第二二极管；
所述第一电感的第一端连接所述第一校正支路的输入端，所述第一电感的第二端连接所述第二二极管的正极和所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的栅极连接所述第一校正支路的控制端，所述第一开关管的源极通过所述第一电阻接地，所述第二二极管的负极连接所述第一校正支路的输出端。
5.如权利要求1所述的一种电容直流保障电源，其特征在于，所述第一升稳压初级支路包括：第四开关管和第五开关管；
所述第一升稳压初级支路的控制输入端包括第一控制输入端和第二控制输入端；
所述第四开关管的漏极连接所述第一升稳压初级支路的第一端，所述第四开关管的栅极为所述第一升稳压初级支路的第一控制输入端，所述第四开关管的源极连接所述第五开关管的漏极以及所述第一升稳压初级支路的输出端，所述第五开关管的栅极为所述第一升稳压初级支路的第二控制输入端，所述第五开关管的源极接地。
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