CN114614444B - 一种具有过流降压的大功率电源 - Google Patents

一种具有过流降压的大功率电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有过流降压的大功率电源,包括：输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和供电及过温保护模块，输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和供电及过温保护模块依次连接；输入EMC滤波模块，用于滤除输入干扰，降低谐波；PFC升压模块，用于升高电压拓扑降低干扰；主功率控制模块，用于控制直流电压的功率；LLC原边模块，用于原边功率的转换；LLC副边模块，用于电压以及功率输出；电压调整模块，用于电路运行时调整电压；供电及过温保护模块，用于提供电能和过温保护电路。

Description

一种具有过流降压的大功率电源
技术领域
本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种具有过流降压的大功率电源。
背景技术
电源由TEA1716T作为主控的LLC拓扑的电源。此电源是给电机负载供电，电机负载需要较大的过流点不能保护，电压可以适当降低。目前行业内大部分的方案采用的反激无PFC的方案，而且大部分做法是采用的是在原边光藕端并一个电阻的方式，采用此种方式虽然是简单，但是对于功率较大的电源无法准确的控制输出的功率与降压，同时在大批量的时候一致性很差，会有很多的不良，同时由于IC的一致性问题，也会有一定的概率会导致IC短路的时候无法保护。并且在高低压输出的情况下功率以及过流点会相差很大。同时在功率更高的时候反激的体积也会增大很大，无法满足需求。所以在大功率情况下反激就没那么适用。而PFC+LLC的方案既可以实现高效率也可以达到需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有过流降压的大功率电源，增加系统的可靠性，实现精准的控制电压和电流，从而降低整体的功率。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有过流降压的大功率电源，包括：输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和供电及过温保护模块，所述输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和所述供电及过温保护模块依次连接；
所述输入EMC滤波模块，用于滤除输入干扰，降低谐波；
所述PFC升压模块，用于升高电压拓扑降低干扰；
所述主功率控制模块，用于控制直流电压的功率；
所述LLC原边模块，用于原边功率的转换；
所述LLC副边模块，用于电压以及功率输出；
所述电压调整模块，用于电路运行时调整电压；
所述供电及过温保护模块，用于提供电能和过温保护电路。
可选的，所述输入EMC滤波模块包括AC端子、第一保险丝、第二保险丝、压敏电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一变压器、第二变压器、第一放电电阻群、第二放电电阻群和桥堆；
通过AC端子输入交流电流分别和所述第一保险丝、所述第二保险丝串联，所述AC端子另一端接地，所述第一保险丝和所述第二保险丝负极与所述压敏电阻并联，所述第一电容和第二电容串联，所述压敏电阻负极与所述第一电容和所述第二电容并联，所述第一电容和所述第二电容接地，所述第一电容和所述第二电容与所述第三电容并联，所述第三电容负极与所述第一变压器并联，所述第一变压器负极与所述第一放电电阻群并联，第二放电电阻群与所述第一放电电阻群串联，所述第一放电电阻群负极与所述第四电容并联，所述第四电容负极与所述第二变压器并联，所述第二变压器负极与所述桥堆并联；
所述第三电容与所述第一变压器、所述第一放电电阻群、所述第四电容组成第一π型滤波，通过过桥堆将输入的交流电压转化为直流电压。
可选的，所述PFC升压模块包括：第二π型滤波、采集零点模块、驱动模块、吸收精分模块和电流取样模块，所述第二π型滤波、所述采集零点模块、所述驱动模块、所述吸收精分模块和所述电流取样模块依次连接；
所述第二π型滤波包括第五电容、第六电容和第一电感；采集零点模块包括：第一电阻、第二电阻和第三变压器；所述吸收精分模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第五电容，所述第三电阻和第四电阻串联，所述第五电阻、第六电阻和第五电容串联，所述第五电阻和第六电阻与所述第三电阻和第四电阻并联；所述驱动模块包括：第七电阻、第八电阻、开关和第九电阻，所述第七电阻和第八电阻串联，所述第八电阻和所述开关并联，所述开关和所述第九电阻串联；所述电流取样模块包括：第二开关、第六电容、并联采样电阻群、第一二极管、第七电容和第八电容，所述第二开关与所述第六电容并联，所述第二开关、第六电容和所述并联采样电阻群串联连接，所述第六电容与所述第一二极管串联连接，所述第一二极管分别与第七电容和第八电容并联。
可选的，所述输入EMC滤波模块与所述PEC升压模块连接，通过所述AC端子输入直流电流，采用第一π型滤波进行滤波降低干扰，通过第一放电电阻群和第二放电电阻群结合进行放电，再通过第二π型滤波进行滤波降低干扰，通过桥堆将交流电流转换为直流电流。
可选的，所述LL原边模块包括第一芯片、第二芯片、第二电感和第九电容；
所述第一芯片包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二二极管、第二开关和第十电容，所述第十电阻与所述第十一电阻正极串联，所述第二二极管与所述第十一电阻并联，所述第十一电阻负极与第二开关串联，所述第二开关与所述第十电容并联，所述第十二电阻与所述第二开关并联；所述第二芯片包括：第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三二极管、第三开关和第十一电容，所述第十三电阻与所述第十四电阻正极串联，所述第三二极管与所述第十四电阻并联，所述第十四电阻负极与第三开关串联，所述第三开关与所述第十一电容并联，所述第十五电阻与所述第二开关并联；所述第十电容和第十一电容与第二电感串联，所述第九电容与所述第二电感串联。
可选的，所述LLC副边模块包括高精度取样电阻、二极管，所述LLC副边模块将直流电流进行高精度取样，进行分压获得稳定电压。
可选的，所述电压调整模块将所述稳定电压注入给OUT2与IN-，OUT+的电压为运放输出的电压，同时此电压经过R70与R68的分压给AP4310的5脚，当OUT2为高电平时则增加一定的电压，实现电压回滞；同时当OUT2为低电平时，同时拉低了R69右端的电平，同时改变了R67,R62以及R65的节点的电压，完成电压调整。
可选的，所述供电及过温保护模块包括：初始的时候由IC的高压启动来供电，然后通过辅助绕组的电压供电，其中NTC为85度的温度开关，温度开关接在MOS管旁边，监控散热片的温度，一旦温度达到温度点，立即断开，断开之后也就是会断开Q1前端的电路，也就是辅助供电无法工作，从而IC没有了供电，就会停止工作，从而保护整体电路。
本发明技术效果：本发明公开了一种具有过流降压的大功率电源，通过增大过流点，同时降低输出电压的方式来降低整体的功率，使得输出功率在一个精确可控的范围之内，同时通过NTC热敏开关，对IC的供电进行切断，可以保证系统过热的情况下也能通过热开关进行保护，增加系统的可靠性。输出的部分也就是AP4310那边的当输出电流增大的时候，输出电压会随着电流而变化，精确的控制了输出电压与电流的关系，从而降低了整体功率，此方式受限的主要是输出的取样电阻的精度，只要采用足够的精度，就能保证电流与电压的关系的一致性。从而克服了反激电路中功率控制不精确以及生产一致性问题差的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例具有过流降压的大功率电源的结构示意图；
图2为本发明实施例输入EMC滤波模块电路图；
图3为本发明实施例PFC升压模块电路图；
图4为本发明实施例主功率控制模块电路图；
图5为本发明实施例LLC原边模块电路图；
图6为本发明实施例LLC副边模块电路图；
图7为本发明实施例电压调整模块电路图；
图8为本发明实施例供电及过温保护模块电路图；
图9为本发明实施例整体电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1-9所示，本实施例中提供一种具有过流降压的大功率电源，包括：输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和供电及过温保护模块，所述输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和所述供电及过温保护模块依次连接；
所述输入EMC滤波模块，用于滤除输入干扰，降低谐波；
所述PFC升压模块，用于升高电压拓扑降低干扰；
所述主功率控制模块，用于控制直流电压的功率；
所述LLC原边模块，用于原边功率的转换；
所述LLC副边模块，用于电压以及功率输出；
所述电压调整模块，用于电路运行时调整电压；
所述供电及过温保护模块，用于提供电能和过温保护电路。
进一步优化方案，所述输入EMC滤波模块包括AC端子、第一保险丝、第二保险丝、压敏电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一变压器、第二变压器、第一放电电阻群、第二放电电阻群和桥堆；
通过AC端子输入交流电流分别和所述第一保险丝、所述第二保险丝串联，所述AC端子另一端接地，所述第一保险丝和所述第二保险丝负极与所述压敏电阻并联，所述第一电容和第二电容串联，所述压敏电阻负极与所述第一电容和所述第二电容并联，所述第一电容和所述第二电容接地，所述第一电容和所述第二电容与所述第三电容并联，所述第三电容负极与所述第一变压器并联，所述第一变压器负极与所述第一放电电阻群并联，第二放电电阻群与所述第一放电电阻群串联，所述第一放电电阻群负极与所述第四电容并联，所述第四电容负极与所述第二变压器并联，所述第二变压器负极与所述桥堆并联；
所述第三电容与所述第一变压器、所述第一放电电阻群、所述第四电容组成第一π型滤波，通过过桥堆将输入的交流电压转化为直流电压。
进一步优化方案，所述PFC升压模块包括：第二π型滤波、采集零点模块、驱动模块、吸收精分模块和电流取样模块，所述第二π型滤波、所述采集零点模块、所述驱动模块、所述吸收精分模块和所述电流取样模块依次连接；
所述第二π型滤波包括第五电容、第六电容和第一电感；采集零点模块包括：第一电阻、第二电阻和第三变压器；所述吸收精分模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第五电容，所述第三电阻和第四电阻串联，所述第五电阻、第六电阻和第五电容串联，所述第五电阻和第六电阻与所述第三电阻和第四电阻并联；所述驱动模块包括：第七电阻、第八电阻、开关和第九电阻，所述第七电阻和第八电阻串联，所述第八电阻和所述开关并联，所述开关和所述第九电阻串联；所述电流取样模块包括：第二开关、第六电容、并联采样电阻群、第一二极管、第七电容和第八电容，所述第二开关与所述第六电容并联，所述第二开关、第六电容和所述并联采样电阻群串联连接，所述第六电容与所述第一二极管串联连接，所述第一二极管分别与第七电容和第八电容并联。
进一步优化方案，所述输入EMC滤波模块与所述PEC升压模块连接，通过所述AC端子输入直流电流，采用第一π型滤波进行滤波降低干扰，通过第一放电电阻群和第二放电电阻群结合进行放电，再通过第二π型滤波进行滤波降低干扰，通过桥堆将交流电流转换为直流电流。
进一步优化方案，所述LL原边模块包括第一芯片、第二芯片、第二电感和第九电容；
所述第一芯片包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二二极管、第二开关和第十电容，所述第十电阻与所述第十一电阻正极串联，所述第二二极管与所述第十一电阻并联，所述第十一电阻负极与第二开关串联，所述第二开关与所述第十电容并联，所述第十二电阻与所述第二开关并联；所述第二芯片包括：第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三二极管、第三开关和第十一电容，所述第十三电阻与所述第十四电阻正极串联，所述第三二极管与所述第十四电阻并联，所述第十四电阻负极与第三开关串联，所述第三开关与所述第十一电容并联，所述第十五电阻与所述第二开关并联；所述第十电容和第十一电容与第二电感串联，所述第九电容与所述第二电感串联。
进一步优化方案，所述LLC副边模块包括高精度取样电阻、二极管，所述LLC副边模块将直流电流进行高精度取样，进行分压获得稳定电压。
进一步优化方案，所述电压调整模块将所述稳定电压注入给OUT2与IN-，OUT+的电压为运放输出的电压，同时此电压经过R70与R68的分压给AP4310的5脚，当OUT2为高电平时则增加一定的电压，实现电压回滞；同时当OUT2为低电平时，同时拉低了R69右端的电平，同时改变了R67,R62以及R65的节点的电压，完成电压调整。
进一步优化方案，所述供电及过温保护模块包括：初始的时候由IC的高压启动来供电，然后通过辅助绕组的电压供电，其中NTC为85度的温度开关，温度开关接在MOS管旁边，监控散热片的温度，一旦温度达到温度点，立即断开，断开之后也就是会断开Q1前端的电路，也就是辅助供电无法工作，从而IC没有了供电，就会停止工作，从而保护整体电路。
本发明公开了一种具有过流降压的大功率电源，通过增大过流点，同时降低输出电压的方式来降低整体的功率，使得输出功率在一个精确可控的范围之内，同时通过NTC热敏开关，对IC的供电进行切断，可以保证系统过热的情况下也能通过热开关进行保护，增加系统的可靠性。输出的部分也就是AP4310那边的当输出电流增大的时候，输出电压会随着电流而变化，精确的控制了输出电压与电流的关系，从而降低了整体功率，此方式受限的主要是输出的取样电阻的精度，只要采用足够的精度，就能保证电流与电压的关系的一致性。从而克服了反激电路中功率控制不精确以及生产一致性问题差的问题。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种具有过流降压的大功率电源，其特征在于，包括：输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和供电及过温保护模块，所述输入EMC滤波模块、PFC升压模块、主功率控制模块、LLC原边模块、LLC副边模块、电压调整模块和所述供电及过温保护模块依次连接；
所述输入EMC滤波模块，用于滤除输入干扰，降低谐波；
所述PFC升压模块，用于升高电压拓扑降低干扰；所述PFC升压模块包括：第二π型滤波、采集零点模块、驱动模块、吸收精分模块和电流取样模块，所述第二π型滤波、所述采集零点模块、所述驱动模块、所述吸收精分模块和所述电流取样模块依次连接；所述第二π型滤波包括第五电容、第六电容和第一电感；采集零点模块包括：第一电阻、第二电阻和第三变压器；所述吸收精分模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第五电容，所述第三电阻和第四电阻串联，所述第五电阻、第六电阻和第五电容串联，所述第五电阻和第六电阻与所述第三电阻和第四电阻并联；所述驱动模块包括：第七电阻、第八电阻、开关和第九电阻，所述第七电阻和第八电阻串联，所述第八电阻和所述开关并联，所述开关和所述第九电阻串联；所述电流取样模块包括：第一开关、第六电容、并联采样电阻群、第一二极管、第七电容和第八电容，所述第一开关与所述第六电容并联，所述第一开关、第六电容和所述并联采样电阻群串联连接，所述第六电容与所述第一二极管串联连接，所述第一二极管分别与第七电容和第八电容并联；
所述主功率控制模块，用于控制直流电压的功率；
所述LLC原边模块，用于原边功率的转换；
所述LLC副边模块，用于电压以及功率输出；
所述电压调整模块，用于电路运行时调整电压；
所述供电及过温保护模块，用于提供电能和过温保护电路。
2.如权利要求1所述的具有过流降压的大功率电源，其特征在于，所述输入EMC滤波模块包括AC端子、第一保险丝、第二保险丝、压敏电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一变压器、第二变压器、第一放电电阻群、第二放电电阻群和桥堆；
通过AC端子输入交流电流分别和所述第一保险丝、所述第二保险丝串联，所述AC端子另一端接地，所述第一保险丝和所述第二保险丝负极与所述压敏电阻并联，所述第一电容和第二电容串联，所述压敏电阻负极与所述第一电容和所述第二电容并联，所述第一电容和所述第二电容接地，所述第一电容和所述第二电容与所述第三电容并联，所述第三电容负极与所述第一变压器并联，所述第一变压器负极与所述第一放电电阻群并联，第二放电电阻群与所述第一放电电阻群串联，所述第一放电电阻群负极与所述第四电容并联，所述第四电容负极与所述第二变压器并联，所述第二变压器负极与所述桥堆并联；
所述第三电容与所述第一变压器、所述第一放电电阻群、所述第四电容组成第一π型滤波，通过过桥堆将输入的交流电压转化为直流电压。
3.如权利要求2所述的具有过流降压的大功率电源，其特征在于，所述输入EMC滤波模块与PFC升压模块连接，通过所述AC端子输入直流电流，采用第一π型滤波进行滤波降低干扰，通过第一放电电阻群和第二放电电阻群结合进行放电，再通过第二π型滤波进行滤波降低干扰，通过桥堆将交流电流转换为直流电流。
4.如权利要求3所述的具有过流降压的大功率电源，其特征在于，所述LLC原边模块包括第一芯片、第二芯片、第二电感和第九电容；
所述第一芯片包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二二极管、第二开关和第十电容，所述第十电阻与所述第十一电阻正极串联，所述第二二极管与所述第十一电阻并联，所述第十一电阻负极与第二开关串联，所述第二开关与所述第十电容并联，所述第十二电阻与所述第二开关并联；所述第二芯片包括：第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三二极管、第三开关和第十一电容，所述第十三电阻与所述第十四电阻正极串联，所述第三二极管与所述第十四电阻并联，所述第十四电阻负极与第三开关串联，所述第三开关与所述第十一电容并联，所述第十五电阻与所述第二开关并联；所述第十电容和第十一电容与第二电感串联，所述第九电容与所述第二电感串联。
5.如权利要求4所述的具有过流降压的大功率电源，其特征在于，所述LLC副边模块包括高精度取样电阻、二极管，所述LLC副边模块将直流电流进行高精度取样，进行分压获得稳定电压。
6.如权利要求5所述的具有过流降压的大功率电源，其特征在于，所述电压调整模块将所述稳定电压注入给OUT2与IN-，OUT+的电压为运放输出的电压，同时此电压经过R70与R68的分压给AP4310的5脚，当OUT2为高电平时则增加一定的电压，实现电压回滞；同时当OUT2为低电平时，同时拉低了R69右端的电平，同时改变了R67,R62以及R65的节点的电压，完成电压调整。
7.如权利要求1所述的具有过流降压的大功率电源，其特征在于，所述供电及过温保护模块包括：初始的时候由IC的高压启动来供电，然后通过辅助绕组的电压供电，其中NTC为85度的温度开关，温度开关接在MOS管旁边，监控散热片的温度，一旦温度达到温度点，立即断开，断开之后也就是会断开Q1前端的电路，也就是辅助供电无法工作，从而IC没有了供电，就会停止工作，从而保护整体电路。
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