CN113676048B - 适应宽输入电压的交错型电源转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种适应宽输入电压的交错型电源转换系统，包括交流输入单元、第一分压器件、第二分压器件、启动电路、变压器T1、变压器T2、采样及隔离控制模块Ⅰ、采样及隔离控制模块Ⅱ、输出整流滤波模块Ⅰ、输出整流滤波模块Ⅱ、输出保护模块、交错控制模块以及输出反馈单元；通过上述结构，能够适应不同等级交流电压输入并将交流电转换为直流电并提供给直流负载，在使用过程中无需改变抽头，简化使用方式，而且其能够具有可扩展的输出功率，具有更强的实用性，而且启动可靠，输出电压稳定，能够有效确保整个系统的供电稳定性。

Description

适应宽输入电压的交错型电源转换系统

技术领域

本发明涉及一种电源系统，尤其涉及一种适应宽输入电压的交错型电源转换系统。

背景技术

在煤矿的矿井供电中，一般具有AC127V、AC380V、AC660V、AC1140V交流电压规格，而在矿井设备中，还有一些直流设备需要采用直流供电，现有技术中，一般采用AC-DC转换设备将交流电转换成直流电并提供给直流设备，但是，现有的转换系统存在以下缺陷：现有的交直流转换设备的输入交流电的电压范围一般为85V-265V，采用工频变压器将交流转换为200V左右，在通过AC-DC转换器进行交直流转换，为了适应宽范围的电压输入，一般采用多组输入抽头的方式：AC127V一组抽头，AC380V一组抽头，AC660V一组抽头，AC1140V一组抽头，不同的输入电压需要改变其抽头的连接方式，从而使得使用极为不便，并且存在安全风险，比如忘记改变抽头而接入高电压，则会烧损AC-DC转换装置甚至引起更严重的安全事故；虽然现有技术中具有小功率的超宽输入电压的ACDC转换器(应用在智能电表上，同时部分也用于煤矿井下。)其原理基本是采用堆叠型的反激电源方式。这种方式的电源缺点是输出功率不可扩张，功率做不大，不能满足实际工况的需求。

并且，现有的AC-DC转换电路还存在启动不可靠以及输出直流电安全性低的问题。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适应宽输入电压的交错型电源转换系统，能够适应不同等级交流电压输入并将交流电转换为直流电并提供给直流负载，在使用过程中无需改变抽头，简化使用方式，而且其能够具有可扩展的输出功率，具有更强的实用性，而且启动可靠，输出电压稳定，能够有效确保整个系统的供电稳定性。

本发明提供的一种适应宽输入电压的交错型电源转换系统，包括交流输入单元、第一分压器件、第二分压器件、启动电路、变压器T1、变压器T2、采样及隔离控制模块Ⅰ、采样及隔离控制模块Ⅱ、输出整流滤波模块Ⅰ、输出整流滤波模块Ⅱ、输出保护模块、交错控制模块以及输出反馈单元；

所述交流输入单元用于将交流电转换成直流电并输出，所述第一分压器件的一端连接于交流输入单元的输出端，第一分压器件通过第二分压器件接地；

变压器T1的初级绕组的一端连接于第一分压器件和交流输入单元的输出端之间的公共连接点，变压器T1的初级绕组的另一端连接于样及隔离控制模块Ⅰ的控制端，变压器T1的反馈绕组的一端连接于样及隔离控制模块Ⅰ的检测输入端，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，变压器T1的次级绕组的一端连接于输出整流滤波模块Ⅰ输入端，变压器T1的次级绕组的另一端接地，输出整流滤波模块Ⅰ的输出端与输出保护模块的输入端连接，输出保护模块的输出端向直流负载供电；

变压器T2的初级绕组的一端连接于第一分压器件和第二分压器件的公共连接点，变压器T1的初级绕组的另一端连接于样及隔离控制模块Ⅱ的控制端，变压器T2的反馈绕组的一端连接于样及隔离控制模块Ⅱ的检测输入端，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，变压器T2的次级绕组的一端连接于输出整流滤波模块Ⅱ输入端，变压器T2的次级绕组的另一端接地，输出整流滤波模块Ⅱ的输出端与输出保护模块的输入端连接；

所述启动电路的输入端连接于第一分压器件和第二分压器件的公共连接点，启动电路的输出端与交错控制模块的电源端连接，交错控制模块的控制端与采样及隔离控制模块Ⅰ和采样及隔离控制模块Ⅱ的控制输入端连接，交错控制模块的反馈输入端与输出反馈单元的输出端连接，输出反馈单元的输入端连接于输出保护模块的输入端，所述交错控制模块控制变压器T1和变压器T2交替工作。

进一步，所述第一分压器件和第二分压器件均为电容分压器件且两个电容分压器件的的容值相等。

进一步，所述启动电路包括输入电路和延时开关控制电路；

所述输入电路，用于将交流输入模块输出的直流电进行稳压处理并输出；

所述延时开关控制电路，其输入端连接于输入电路的输出端，用于接收输入电路输出的直流电并延时导通将直流电输出至交错控制电路。

进一步，所述输入电路包括电阻R1、电阻R2、NMOS管Q1、二极管D1、电阻R3、三极管Q2以及稳压管ZD1；

二极管D1的正极作为输电路的输入端，二极管D1的负极通过电阻R2连接于NMOS管Q1的漏极，二极管D1的负极通过电阻R1连接于NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的栅极与稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极接地，NMOS管Q1的源极连接于电阻R3的一端；

三极管Q2的基极连接于NMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极连接于NMOS管Q1的栅极，三极管Q2的发射极连接于电阻R3的另一端，电阻R3和三极管Q1的发射极之间的公共连接点作为输入电路的输出端。

进一步，所述延时控制电路包括电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C3、括控制芯片U1、电阻R9、电容C5、电阻R6、电阻R8、电阻R7、PMOS管Q3、二极管D3、三极管Q4、二极管D4、电容C6、电阻R10、电阻R11、稳压管ZD2以及二极管D2；

所述控制芯片U1为PPS3701芯片；

所述电容C3的一端与电阻R5的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R5的另一端通过电阻R4接地，电阻R5和电容C3之间的公共连接点连接于输入电路的输出端，电阻R4和电阻R5的公共连接点连接于控制芯片U1的3引脚和4引脚；电阻R4和电阻R5之间的公共连接点通过电容C4接地；

所述电阻R9的一端连接于输入电路的输出端，电阻R9的另一端通过电容C5接地，电阻R9和电容C5之间的公共连接点连接于控制芯片U1的5引脚，控制芯片U1的2引脚接地，控制芯片U1的6引脚连接于二极管D3和二极管D2的负极；

所述电阻R6的一端连接于PMOS管Q3的源极，电阻R6的另一端通过电阻R8连接于二极管D3的正极，电阻R6和电阻R8之间的公共连接点连接于PMOS管Q3的栅极，PMOS管Q3的源极连接于输入电路的输出端，PMOS管Q3的漏极通过电阻R7连接于控制芯片U1的4引脚；

所述三极管Q4为P型三极管，三极管Q4的发射极连接于输入电路的输出端，三极管Q4的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极通过电容C6接地，电容C6和二极管D4之间的公共连接点作为延时开关电路的输出端，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接于三极管Q4的基极，三极管Q4的基极通过电阻R11连接于稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极与二极管D2的正极连接。

进一步，所述输出保护模块包括电流检测电路、输出开关控制电路、电压检测电路以及电源电路；

所述电流检测电路，其电源输入端作为输出保护模块的输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出端，其电源输出端连接于输出开关控制电路的电源输入端，用于对直流电源的输出电流进行检测并向输出开关控制电路输出电流检测信号；

所述电压检测电路，用于对输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ输出的电压进行检测并输出电压检测信号至输出开关控制电路；

所述输出开关控制电路，其电流检测输入端连接于电流检测电路的输出端，其电压检测输入端连接于电压检测电路的输出端，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时关断直流负载的供电回路；

所述电源电路，其输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出端，其输出端向输出开关控制电路提供工作用电。

进一步，所述电流检测电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R18、电容C9、电容C13以及控制芯片U2；

所述电阻R12为电流检测电阻，电阻R12的一端作为电流检测电路的输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ的输出端，电阻R12的另一端作为电流检测电路的电源输出端；

控制芯片U2为LT6108芯片，控制芯片U2的8引脚通过电阻R13连接于电阻R12与直流电源的输出端之间的公共连接点，控制芯片U2的7引脚连接于电阻R12与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R14的一端连接于电阻R12与输出整流滤波模块Ⅰ的输出端之间的公共连接点，电阻R14的另一端通过电阻R15接地，电阻R14和电阻R15的公共连接点连接于控制芯片U2的2引脚，控制芯片U2的1引脚连接于电阻R12作为电流检测电路输出端的一端，控制芯片U2的6引脚通过电阻R16和电阻R18串联后接地，电阻R16和电阻R18之间的公共连接点连接于控制芯片U2的5引脚，控制芯片U2的5引脚通过电容C13接地，控制芯片U2的6引脚通过电容C9接地，控制芯片U2的4引脚接地，控制芯片U2的3引脚作为电流检测电路的检测输出端。

进一步，所述输出开关控制电路包括PMOS管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、电阻R17、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R32、电容C10、电容C11、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D9以及控制芯片U3；

所述控制芯片U3为PPS3701芯片；

所述PMOS管Q5的源极作为输出开关控制电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为输出开关控制电路的电源输出端，PMOS管Q1的源极与稳压管ZD3的负极连接，稳压管ZD3的正极连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极通过电阻R20连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极与电容C10的一端连接，电容C10的另一端通过电阻R21连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极通过电容C11连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的栅极通过电阻R22连接于二极管D6的正极，二极管D6的负极连接于三极管Q7的集电极，三极管Q7的发射极连接于控制芯片U3的6引脚，三极管Q7的基极通过电阻R23连接于二极管D9的负极，二极管D9的正极连接于电源电路的输出端；

三极管Q6为P型三极管，三极管Q6的发射极连接于PMOS管Q5的源极，三极管Q6的集电极连接于PMOS管Q5的栅极，三极管Q6的发射极通过电阻R17连接于三极管Q6的基极，三极管Q6的基极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极通过电阻R19连接于三极管Q8的集电极，三极管Q8的发射极连接于控制芯片U3的1引脚，三极管Q8的基极通过电阻R32连接于二极管D8的负极，二极管D8的正极连接于电源电路的输出端，三极管Q8的集电极还与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极连接于电压检测电路的第一输出端；

所述控制芯片U3的3作为输出开关控制电路的电流检测输入端，控制芯片U3的4引脚作为输出开关控制电路的电压检测输入端，控制芯片U3的5引脚与电源电路的输出端连接。

进一步，所述电压检测电路包括电阻R29、电阻R28、电阻R27、电阻R26、二极管D11、电容C16以及电容C17；

电阻R29的一端连接于输出整流滤波模块Ⅰ的输出端，电阻R29的另一端通过电阻R28连接于电阻R27的一端，电阻R27的另一端接地，电阻R29和电阻R28的公共连接点通过电容C17接地，电阻R29和电阻R28的公共连接点与二极管D11的负极连接，二极管D11的正极连接于电阻R28和电阻R27之间的公共连接点，电阻R28和电阻R27之间的公共连接点通过电容C16接地，电阻28和电阻R27之间的公共连接点与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端作为电压检测电路的检测输出端，电阻R29和电阻R28的公共连接点作为电压检测电路的第一输出端。

进一步，所述电源电路包括电容C14、三极管Q9、电阻R30、电阻R31、稳压管ZD4以及电容C15；

三极管Q9的集电极作为电源电路的输入端，三极管Q9的发射极通过电阻R31和电容C15串联后接地，电容C15和电阻R31之间的公共连接点作为电源电路的输出端，三极管Q9的集电极通过电容C14接地，三极管Q9的集电极通过电阻R30连接于三极管Q9的基极，三极管Q9的基极与稳压管ZD4的负极连接，稳压管ZD4的正极接地。

本发明的有益效果：通过本发明，能够适应不同等级交流电压输入并将交流电转换为直流电并提供给直流负载，在使用过程中无需改变抽头，简化使用方式，而且其能够具有可扩展的输出功率，具有更强的实用性，而且启动可靠，输出电压稳定，能够有效确保整个系统的供电稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的启动电路原理图。

图3为本发明的输出保护模块电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种适应宽输入电压的交错型电源转换系统，包括交流输入单元、第一分压器件、第二分压器件、启动电路、变压器T1、变压器T2、采样及隔离控制模块Ⅰ、采样及隔离控制模块Ⅱ、输出整流滤波模块Ⅰ、输出整流滤波模块Ⅱ、输出保护模块、交错控制模块以及输出反馈单元；

所述交流输入单元用于将交流电转换成直流电并输出，所述第一分压器件的一端连接于交流输入单元的输出端，第一分压器件通过第二分压器件接地；

变压器T1的初级绕组的一端连接于第一分压器件和交流输入单元的输出端之间的公共连接点，变压器T1的初级绕组的另一端连接于样及隔离控制模块Ⅰ的控制端，变压器T1的反馈绕组的一端连接于样及隔离控制模块Ⅰ的检测输入端，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，变压器T1的次级绕组的一端连接于输出整流滤波模块Ⅰ输入端，变压器T1的次级绕组的另一端接地，输出整流滤波模块Ⅰ的输出端与输出保护模块的输入端连接，输出保护模块的输出端向直流负载供电；

变压器T2的初级绕组的一端连接于第一分压器件和第二分压器件的公共连接点，变压器T1的初级绕组的另一端连接于样及隔离控制模块Ⅱ的控制端，变压器T2的反馈绕组的一端连接于样及隔离控制模块Ⅱ的检测输入端，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，变压器T2的次级绕组的一端连接于输出整流滤波模块Ⅱ输入端，变压器T2的次级绕组的另一端接地，输出整流滤波模块Ⅱ的输出端与输出保护模块的输入端连接；

所述启动电路的输入端连接于第一分压器件和第二分压器件的公共连接点，启动电路的输出端与交错控制模块的电源端连接，交错控制模块的控制端与采样及隔离控制模块Ⅰ和采样及隔离控制模块Ⅱ的控制输入端连接，交错控制模块的反馈输入端与输出反馈单元的输出端连接，输出反馈单元的输入端连接于输出保护模块的输入端，所述交错控制模块控制变压器T1和变压器T2交替工作。其中，交流输入单元包括EMC滤波及浪涌抑制模块以及整流模块，EMC滤波及浪涌抑制模块对交流电进行滤波，以及浪涌抑制保护，然后由整流模块进行整流；输出反馈单元包括输出采样模块和隔离反馈控制模块，其中，输出采样模块用于采集隔离控制模块Ⅰ和采样及隔离控制模块Ⅱ输出的电压信号并输出至隔离反馈控制模块中，隔离反馈控制模块对反馈电压信号进行隔离反馈至交错控制模块，用于对交错控制模块进行保护，上述中的交错控制模块、采样及隔离控制模块Ⅰ、采样及隔离控制模块Ⅱ、输出整流滤波模块Ⅰ、输出整流滤波模块Ⅱ、EMC滤波及浪涌抑制模块、整流模块输出采样模块和隔离反馈控制模块均为采用现有技术即可，在此不对其进行赘述，交错控制模块用于分别向采样及隔离控制模块Ⅰ和采样及隔离控制模块Ⅱ输出PWM控制信号，两路PWM控制信号的相位相反，从而使得采样及隔离控制模块Ⅰ、采样及隔离控制模块Ⅱ交替工作，而通过控制PWM控制信号的占空比来控制整个系统的输出功率，从而使得整个系统具有较宽的功率输出范围，具有较强的适应性，通过上述结构，能够适应不同等级交流电压输入并将交流电转换为直流电并提供给直流负载，在使用过程中无需改变抽头，简化使用方式，而且其能够具有可扩展的输出功率，具有更强的实用性，而且启动可靠，输出电压稳定，能够有效确保整个系统的供电稳定性。

本实施例中，所述第一分压器件和第二分压器件均为电容分压器件且两个电容分压器件的容值相等，在附图1和2中，C1表示第一电容分压器件，C2表示第二电容分压器件；通过上述结构，能够起到良好的分压作用，并且能够起到削峰的作用，每个分压器件可以为一个电容，也可以两个即以上的置多个电容串联形成。

现有技术中，对于交错控制模块的稳定性启动也是一个技术难题，因此，本实施例中，所述启动电路包括输入电路和延时开关控制电路；

所述输入电路，用于将交流输入模块输出的直流电进行稳压处理并输出；

所述延时开关控制电路，其输入端连接于输入电路的输出端，用于接收输入电路输出的直流电并延时导通将直流电输出至交错控制电路。

具体地：所述输入电路包括电阻R1、电阻R2、NMOS管Q1、二极管D1、电阻R3、三极管Q2以及稳压管ZD1；

二极管D1的正极作为输电路的输入端，二极管D1的负极通过电阻R2连接于NMOS管Q1的漏极，二极管D1的负极通过电阻R1连接于NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的栅极与稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极接地，NMOS管Q1的源极连接于电阻R3的一端；

三极管Q2的基极连接于NMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极连接于NMOS管Q1的栅极，三极管Q2的发射极连接于电阻R3的另一端，电阻R3和三极管Q1的发射极之间的公共连接点作为输入电路的输出端。

所述延时控制电路包括电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C3、括控制芯片U1、电阻R9、电容C5、电阻R6、电阻R8、电阻R7、PMOS管Q3、二极管D3、三极管Q4、二极管D4、电容C6、电阻R10、电阻R11、稳压管ZD2以及二极管D2；

所述控制芯片U1为PPS3701芯片；

所述电容C3的一端与电阻R5的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R5的另一端通过电阻R4接地，电阻R5和电容C3之间的公共连接点连接于输入电路的输出端，电阻R4和电阻R5的公共连接点连接于控制芯片U1的3引脚和4引脚；电阻R4和电阻R5之间的公共连接点通过电容C4接地；

所述电阻R9的一端连接于输入电路的输出端，电阻R9的另一端通过电容C5接地，电阻R9和电容C5之间的公共连接点连接于控制芯片U1的5引脚，控制芯片U1的2引脚接地，控制芯片U1的6引脚连接于二极管D3和二极管D2的负极；

所述电阻R6的一端连接于PMOS管Q3的源极，电阻R6的另一端通过电阻R8连接于二极管D3的正极，电阻R6和电阻R8之间的公共连接点连接于PMOS管Q3的栅极，PMOS管Q3的源极连接于输入电路的输出端，PMOS管Q3的漏极通过电阻R7连接于控制芯片U1的4引脚；

所述三极管Q4为P型三极管，三极管Q4的发射极连接于输入电路的输出端，三极管Q4的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极通过电容C6接地，电容C6和二极管D4之间的公共连接点作为延时开关电路的输出端，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接于三极管Q4的基极，三极管Q4的基极通过电阻R11连接于稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极与二极管D2的正极连接。

当输入直流电后，NMOS管Q1的栅极电压逐渐升高，当升高到设定值时，NMOS管导通，从而将直流电输出，当电流过大时，电阻R3的上端(与NMOS管源极连接的一端)电压升高，从而是得三极管Q2导通，从而将NMOS管Q1的栅极电压拉低，从而使得NMOS管处于趋于截止(不完全截止)状态，从而使得电流减小，从而形成良好的限流保护作用。

电容C3用于蓄能缓冲，即当电容C3的电压达到设定值后才时三极管Q4导通，从而满足交错控制电路在启动瞬间的电压需求，电阻R5和电阻R4检测电容C3的端电压，当该端电压输入至控制芯片U1的3引脚和4引脚，控制芯片U1判断当前电容C3的电压是否大于设定电压值，如否，6引脚输出高电平信号，三极管Q4不动作，处于截至状态；如是，则通过6引脚输出低电平信号，从而拉低三极管Q4的基极电压，使得三极管Q4导通，从而向后续的交错控制模块供电。

如上述，当电容C3处于充电蓄能状态，控制芯片U1的6引脚置高电平，PMOS管Q3是截止的，当控制芯片U1的6引脚输出低电平的控制信号后，三极管Q4导通，此时，电容C3的电压也会随着Q4的导通而降低，从而使得输入至控制芯片U1的4引脚和3引脚的电压降低，甚至使得4引脚和3引脚处的输入电压低于设定值，从而使得三极管Q4重新截止，不能使得后续的AC-DC电源的控制芯片可靠启动以及稳定工作；因此，当控制芯片U1的6引脚输出低电平后，PMOS管Q3的栅极电压拉低，PMOS管Q3导通，此时，电阻R7和电容R5构成一个并联结构，此时的阻值小于原来R5的阻值，进而将4引脚和3引脚的输入电压维持在大于设定电压值的状态，从而确保三极管Q4持续导通，从而确保了交错控制电路的供电稳定性。

本实施例中，所述输出保护模块包括电流检测电路、输出开关控制电路、电压检测电路以及电源电路；

所述电流检测电路，其电源输入端作为输出保护模块的输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出端，其电源输出端连接于输出开关控制电路的电源输入端，用于对直流电源的输出电流进行检测并向输出开关控制电路输出电流检测信号；

所述电压检测电路，用于对输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ输出的电压进行检测并输出电压检测信号至输出开关控制电路；

所述输出开关控制电路，其电流检测输入端连接于电流检测电路的输出端，其电压检测输入端连接于电压检测电路的输出端，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时关断直流负载的供电回路；

所述电源电路，其输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出端，其输出端向输出开关控制电路提供工作用电。基于上述结构，能够对输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出电压和电流进行准确检测，从而在过压或者过流时及时执行断电保护，并且在断电过程中具有较小的关断火花，从而确保用电安全。

本实施例中，所述电流检测电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R18、电容C9、电容C13以及控制芯片U2；

所述电阻R12为电流检测电阻，电阻R12的一端作为电流检测电路的输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ的输出端，电阻R12的另一端作为电流检测电路的电源输出端；

控制芯片U2为LT6108芯片，控制芯片U2的8引脚通过电阻R13连接于电阻R12与直流电源的输出端之间的公共连接点，控制芯片U2的7引脚连接于电阻R12与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R14的一端连接于电阻R12与输出整流滤波模块Ⅰ的输出端之间的公共连接点，电阻R14的另一端通过电阻R15接地，电阻R14和电阻R15的公共连接点连接于控制芯片U2的2引脚，控制芯片U2的1引脚连接于电阻R12作为电流检测电路输出端的一端，控制芯片U2的6引脚通过电阻R16和电阻R18串联后接地，电阻R16和电阻R18之间的公共连接点连接于控制芯片U2的5引脚，控制芯片U2的5引脚通过电容C13接地，控制芯片U2的6引脚通过电容C9接地，控制芯片U2的4引脚接地，控制芯片U2的3引脚作为电流检测电路的检测输出端。电阻R12既作为电流检测电路，还能够为后续的开关电路起到限压限流的作用，通过上述结构，能够准确的检测直流电的电流信号并输出，其中，在电阻R12的输入侧还设置有电容C7，在电阻R1的输出侧还设置有电容C8，如图3所示，用于滤波以及削峰。

本实施例中，所述输出开关控制电路包括PMOS管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、电阻R17、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R32、电容C10、电容C11、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D9以及控制芯片U3；

所述控制芯片U3为PPS3701芯片；

所述PMOS管Q5的源极作为输出开关控制电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为输出开关控制电路的电源输出端，PMOS管Q1的源极与稳压管ZD3的负极连接，稳压管ZD3的正极连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极通过电阻R20连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极与电容C10的一端连接，电容C10的另一端通过电阻R21连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极通过电容C11连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的栅极通过电阻R22连接于二极管D6的正极，二极管D6的负极连接于三极管Q7的集电极，三极管Q7的发射极连接于控制芯片U3的6引脚，三极管Q7的基极通过电阻R23连接于二极管D9的负极，二极管D9的正极连接于电源电路的输出端；

三极管Q6为P型三极管，三极管Q6的发射极连接于PMOS管Q5的源极，三极管Q6的集电极连接于PMOS管Q5的栅极，三极管Q6的发射极通过电阻R17连接于三极管Q6的基极，三极管Q6的基极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极通过电阻R19连接于三极管Q8的集电极，三极管Q8的发射极连接于控制芯片U3的1引脚，三极管Q8的基极通过电阻R32连接于二极管D8的负极，二极管D8的正极连接于电源电路的输出端，三极管Q8的集电极还与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极连接于电压检测电路的第一输出端；

所述控制芯片U3的3作为输出开关控制电路的电流检测输入端，控制芯片U3的4引脚作为输出开关控制电路的电压检测输入端，控制芯片U3的5引脚与电源电路的输出端连接。通过上述结构，当控制芯片U3判断当前存在过压或者过流时能够及时执行断电保护，响应速度快。

本实施例中，所述电压检测电路包括电阻R29、电阻R28、电阻R27、电阻R26、二极管D11、电容C16以及电容C17；

电阻R29的一端连接于输出整流滤波模块Ⅰ的输出端，电阻R29的另一端通过电阻R28连接于电阻R27的一端，电阻R27的另一端接地，电阻R29和电阻R28的公共连接点通过电容C17接地，电阻R29和电阻R28的公共连接点与二极管D11的负极连接，二极管D11的正极连接于电阻R28和电阻R27之间的公共连接点，电阻R28和电阻R27之间的公共连接点通过电容C16接地，电阻28和电阻R27之间的公共连接点与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端作为电压检测电路的检测输出端，电阻R29和电阻R28的公共连接点作为电压检测电路的第一输出端。

本实施例中，所述电源电路包括电容C14、三极管Q9、电阻R30、电阻R31、稳压管ZD4以及电容C15；

三极管Q9的集电极作为电源电路的输入端，三极管Q9的发射极通过电阻R31和电容C15串联后接地，电容C15和电阻R31之间的公共连接点作为电源电路的输出端，三极管Q9的集电极通过电容C14接地，三极管Q9的集电极通过电阻R30连接于三极管Q9的基极，三极管Q9的基极与稳压管ZD4的负极连接，稳压管ZD4的正极接地，能够为提供稳定的工作用电给输出开关控制电路,其中，电压检测电路的输入端还设置一个二极管D7，如图3所示，用于确保电路的稳定性。

输出保护模块的保护执行原理如下：

当输出整流滤波模块Ⅰ或者输出整流滤波模块Ⅱ输出直流电流经R12后，进入到输出开关控制电路，并通过二极管D7进入到电源电路中，电源电路进行稳压后，向三极管Q7和三极管Q8的基极提供直流电；

由于开关电路电容C10和电容C11的存在，从而此时对电容C4和C5充电，PMOS管Q5不导通，同时，电流检测电路进行电流信号采样并输入到控制芯片U3中，控制芯片U3的3引脚接收电流检测信号，同时控制芯片U3接收电压检测信号，并判断当前电流以及当前电压是否大于设定值，如是，则控制芯片U3的6引脚输出高电平，1引脚均输出低电平，此时，三极管Q7截止，三极管Q8导通，三极管Q6导通，从而使得PMOS管Q5处于关断状态，如果电压和电压均正常，此时，即不存在过流或者过压状态，则控制芯片U3的6引脚输出低电平，1引脚输出高电平，三极管Q7导通，三极管Q8由于基极与发射极之间不存在偏置电压，则三极管Q8截止，三极管Q6截止，当电容C10和电容C11的电压达到PMOS管Q5的反向偏置电压时，PMOS管Q5导通，从而输出开关控制电路向后续负载供电。

在工作过程中，如果控制芯片U3监测到存在过流或者过压时，控制电路首先由1引脚输出低电平，使得三极管Q8导通，从而三极管Q6导通，从而使得PMOS管Q5截止，并且控制芯片U3的6引脚输出高电平，使得三极管Q7截止，从而使得PMOS管Q5处于稳定的关断状态。

在电压检测电路中，电阻R29和电阻R28的公共连接点还向三极管Q8的集电极提供一个电压信号，此电压信号在输出保护模块的输入电压和电流正常时用于维持三极管Q6截止，防止Q6发生误动作，从而确保整个系统的稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：包括交流输入单元、第一分压器件、第二分压器件、启动电路、变压器T1、变压器T2、采样及隔离控制模块Ⅰ、采样及隔离控制模块Ⅱ、输出整流滤波模块Ⅰ、输出整流滤波模块Ⅱ、输出保护模块、交错控制模块以及输出反馈单元；

所述交流输入单元用于将交流电转换成直流电并输出，所述第一分压器件的一端连接于交流输入单元的输出端，第一分压器件通过第二分压器件接地；

变压器T1的初级绕组的一端连接于第一分压器件和交流输入单元的输出端之间的公共连接点，变压器T1的初级绕组的另一端连接于采样及隔离控制模块Ⅰ的控制端，变压器T1的反馈绕组的一端连接于采样及隔离控制模块Ⅰ的检测输入端，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，变压器T1的次级绕组的一端连接于输出整流滤波模块Ⅰ输入端，变压器T1的次级绕组的另一端接地，输出整流滤波模块Ⅰ的输出端与输出保护模块的输入端连接，输出保护模块的输出端向直流负载供电；

变压器T2的初级绕组的一端连接于第一分压器件和第二分压器件的公共连接点，变压器T2的初级绕组的另一端连接于采样及隔离控制模块Ⅱ的控制端，变压器T2的反馈绕组的一端连接于采样及隔离控制模块Ⅱ的检测输入端，变压器T2的反馈绕组的另一端接地，变压器T2的次级绕组的一端连接于输出整流滤波模块Ⅱ输入端，变压器T2的次级绕组的另一端接地，输出整流滤波模块Ⅱ的输出端与输出保护模块的输入端连接；

所述启动电路的输入端连接于第一分压器件和第二分压器件的公共连接点，启动电路的输出端与交错控制模块的电源端连接，交错控制模块的控制端与采样及隔离控制模块Ⅰ和采样及隔离控制模块Ⅱ的控制输入端连接，交错控制模块的反馈输入端与输出反馈单元的输出端连接，输出反馈单元的输入端连接于输出保护模块的输入端，所述交错控制模块控制变压器T1和变压器T2交替工作；

所述启动电路包括输入电路和延时开关控制电路；

所述输入电路，用于将交流输入模块输出的直流电进行稳压处理并输出；

所述延时开关控制电路，其输入端连接于输入电路的输出端，用于接收输入电路输出的直流电并延时导通将直流电输出至交错控制电路；

所述输入电路包括电阻R1、电阻R2、NMOS管Q1、二极管D1、电阻R3、三极管Q2以及稳压管ZD1；

二极管D1的正极作为输电路的输入端，二极管D1的负极通过电阻R2连接于NMOS管Q1的漏极，二极管D1的负极通过电阻R1连接于NMOS管Q1的栅极，NMOS管Q1的栅极与稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极接地，NMOS管Q1的源极连接于电阻R3的一端；

三极管Q2的基极连接于NMOS管Q1的源极，三极管Q2的集电极连接于NMOS管Q1的栅极，三极管Q2的发射极连接于电阻R3的另一端，电阻R3和三极管Q1的发射极之间的公共连接点作为输入电路的输出端。

2.根据权利要求1所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述第一分压器件和第二分压器件均为电容分压器件且两个电容分压器件的容值相等。

3.根据权利要求1所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述延时开关 控制电路包括电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C3、括控制芯片U1、电阻R9、电容C5、电阻R8、电阻R7、PMOS管Q3、二极管D3、三极管Q4、二极管D4、电容C6、电阻R10、电阻R11、稳压管ZD2以及二极管D2；

所述控制芯片U1为PPS3701芯片；

所述电容C3的一端与电阻R5的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R5的另一端通过电阻R4接地，电阻R5和电容C3之间的公共连接点连接于输入电路的输出端，电阻R4和电阻R5的公共连接点连接于控制芯片U1的3引脚和4引脚；电阻R4和电阻R5之间的公共连接点通过电容C4接地；

所述电阻R9的一端连接于输入电路的输出端，电阻R9的另一端通过电容C5接地，电阻R9和电容C5之间的公共连接点连接于控制芯片U1的5引脚，控制芯片U1的2引脚接地，控制芯片U1的6引脚连接于二极管D3和二极管D2的负极；

所述电阻R6的一端连接于PMOS管Q3的源极，电阻R6的另一端通过电阻R8连接于二极管D3的正极，电阻R6和电阻R8之间的公共连接点连接于PMOS管Q3的栅极，PMOS管Q3的源极连接于输入电路的输出端，PMOS管Q3的漏极通过电阻R7连接于控制芯片U1的4引脚；

所述三极管Q4为P型三极管，三极管Q4的发射极连接于输入电路的输出端，三极管Q4的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极通过电容C6接地，电容C6和二极管D4之间的公共连接点作为延时开关控制 电路的输出端，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接于三极管Q4的基极，三极管Q4的基极通过电阻R11连接于稳压管ZD2的负极，稳压管ZD2的正极与二极管D2的正极连接。

4.根据权利要求1所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述输出保护模块包括电流检测电路、输出开关控制电路、电压检测电路以及电源电路；

所述电流检测电路，其电源输入端作为输出保护模块的输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出端，其电源输出端连接于输出开关控制电路的电源输入端，用于对直流电源的输出电流进行检测并向输出开关控制电路输出电流检测信号；

所述电压检测电路，用于对输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ输出的电压进行检测并输出电压检测信号至输出开关控制电路；

所述输出开关控制电路，其电流检测输入端连接于电流检测电路的输出端，其电压检测输入端连接于电压检测电路的输出端，用于接收电压检测信号和电流检测信号，并在过压或者过流时关断直流负载的供电回路；

所述电源电路，其输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ和输出整流滤波模块Ⅱ的输出端，其输出端向输出开关控制电路提供工作用电。

5.根据权利要求4所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述电流检测电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R18、电容C9、电容C13以及控制芯片U2；

所述电阻R12为电流检测电阻，电阻R12的一端作为电流检测电路的输入端连接于输出整流滤波模块Ⅰ的输出端，电阻R12的另一端作为电流检测电路的电源输出端；

控制芯片U2为LT6108芯片，控制芯片U2的8引脚通过电阻R13连接于电阻R12与直流电源的输出端之间的公共连接点，控制芯片U2的7引脚连接于电阻R12与直流电源的输出端之间的公共连接点，电阻R14的一端连接于电阻R12与输出整流滤波模块Ⅰ的输出端之间的公共连接点，电阻R14的另一端通过电阻R15接地，电阻R14和电阻R15的公共连接点连接于控制芯片U2的2引脚，控制芯片U2的1引脚连接于电阻R12作为电流检测电路输出端的一端，控制芯片U2的6引脚通过电阻R16和电阻R18串联后接地，电阻R16和电阻R18之间的公共连接点连接于控制芯片U2的5引脚，控制芯片U2的5引脚通过电容C13接地，控制芯片U2的6引脚通过电容C9接地，控制芯片U2的4引脚接地，控制芯片U2的3引脚作为电流检测电路的检测输出端。

6.根据权利要求4所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述输出开关控制电路包括PMOS管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、电阻R17、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R32、电容C10、电容C11、二极管D5、二极管D6、二极管D8、二极管D9以及控制芯片U3；

所述控制芯片U3为PPS3701芯片；

所述PMOS管Q5的源极作为输出开关控制电路的电源输入端，PMOS管Q1的漏极作为输出开关控制电路的电源输出端，PMOS管Q1的源极与稳压管ZD3的负极连接，稳压管ZD3的正极连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极通过电阻R20连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的源极与电容C10的一端连接，电容C10的另一端通过电阻R21连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5 的源极通过电容C11连接于PMOS管Q5的栅极，PMOS管Q5的栅极通过电阻R22连接于二极管D6的正极，二极管D6的负极连接于三极管Q7的集电极，三极管Q7的发射极连接于控制芯片U3的6引脚，三极管Q7的基极通过电阻R23连接于二极管D9的负极，二极管D9的正极连接于电源电路的输出端；

三极管Q6为P型三极管，三极管Q6的发射极连接于PMOS管Q5的源极，三极管Q6的集电极连接于PMOS管Q5的栅极，三极管Q6的发射极通过电阻R17连接于三极管Q6的基极，三极管Q6的基极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极通过电阻R19连接于三极管Q8的集电极，三极管Q8的发射极连接于控制芯片U3的1引脚，三极管Q8的基极通过电阻R32连接于二极管D8的负极，二极管D8的正极连接于电源电路的输出端，三极管Q8的集电极还与二极管D10的负极连接，二极管D10的正极连接于电压检测电路的第一输出端；

所述控制芯片U3的3作为输出开关控制电路的电流检测输入端，控制芯片U3的4引脚作为输出开关控制电路的电压检测输入端，控制芯片U3的5引脚与电源电路的输出端连接。

7.根据权利要求4所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述电压检测电路包括电阻R29、电阻R28、电阻R27、电阻R26、二极管D11、电容C16以及电容C17；

电阻R29的一端连接于输出整流滤波模块Ⅰ的输出端，电阻R29的另一端通过电阻R28连接于电阻R27的一端，电阻R27的另一端接地，电阻R29和电阻R28的公共连接点通过电容C17接地，电阻R29和电阻R28的公共连接点与二极管D11的负极连接，二极管D11的正极连接于电阻R28和电阻R27之间的公共连接点，电阻R28和电阻R27之间的公共连接点通过电容C16接地，电阻28和电阻R27之间的公共连接点与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端作为电压检测电路的检测输出端，电阻R29和电阻R28的公共连接点作为电压检测电路的第一输出端。

8.根据权利要求4所述适应宽输入电压的交错型电源转换系统，其特征在于：所述电源电路包括电容C14、三极管Q9、电阻R30、电阻R31、稳压管ZD4 以及电容C15；

三极管Q9的集电极作为电源电路的输入端，三极管Q9的发射极通过电阻R31和电容C15串联后接地，电容C15和电阻R31之间的公共连接点作为电源电路的输出端，三极管Q9的集电极通过电容C14接地，三极管Q9的集电极通过电阻R30连接于三极管Q9的基极，三极管Q9的基极与稳压管ZD4的负极连接，稳压管ZD4的正极接地。

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