CN204145302U - 多变压器并联型宽电压输入dc-dc开关电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路，所述电源电路包括稳压输出电路以及DC-DC变换电路。DC/DC变换电路采用单端反激隔离变换结构，由T1、T2、T3三个反激变压器并联组成。稳压输出电路包括电源芯片U1、开关管和若干个电容、电阻以及二极管等。本实用新型的电源变换属于DC/DC变换电路，振荡频率为20KHZ。输入24V直流电，输出六路电气相互隔离的供电电源，每一路为22V左右。电源采用单端反激隔离变换的拓扑结构，所用元器件数量少，多用于小功率和多路输出场合。将输入的24V电压转换成六路输出相互隔离的22V电压。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流功率输入变换为直流功率输出的电源技术领域，尤其涉及一种多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路。
背景技术
开关电源是电力电子设备中不可缺少的基础部件之一，伴随着电力电子行业的迅猛发展，越来越多的电力电子设备需要同时输入多路电压对其进行供电。早期人们为了实现多电源供电且相互隔离的需求，主要采用每个供电端均为独立的开关电源进行供电。虽然这样能够使得各个输出电源都精确稳定，但是这样会使得电源系统的元器件繁多，而且尺寸也往往较大。同时，当各个部分的开关电源的开关管工作频率不同时，就会产生拍频干扰。因此针对以上情况，人们考虑到需要采用单个变换器来实现多路输出的要求，因此才有了多路输出开关电源技术的发展。多路输出开关电源技术通常采用变压器副边多个绕组的方法来实现多路输出。此种电路的缺点是变压器体积大、重量重、成本高，且工艺复杂不容易实现输出的电气隔离。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路，所述电源电源结构简单、制作工艺简单、体积小、容易PCB布线容易。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路，其特征在于：包括稳压输出电路以及DC-DC变换电路，所述稳压输出电路包括电源芯片电U1，所述电源芯片U1使用UC3842BN，所述电源芯片U1的第1引脚悬空，电源芯片U1第2引脚和第5引脚接地，电源芯片U1的第3引脚分为四路，第一路经电阻R13接电源芯片U1的第7引脚，第二路依次经电阻R14、电容C13接地，第三路经电容C3接地，第四路经电阻R5接开关管M1的源级；电源芯片U1的第4引脚分为两路，第一路经电容C4接地，第二路经电阻R3接开关管M1的源级；电源芯片U1的第6引脚依次经稳压二极管D11、电阻R2接开关管M1的栅极；电源芯片U1的第7引脚分为两路，第一路经电容C1接地，第二路经电阻R1接VCC；电源芯片U1的第8引脚接开关管M1的源级；开关管M1的源级分别经电容C6和电阻C6接地；三极管M1的栅极经上拉电阻R4接地，电容C14的一端接VCC，另一端经反向二极管D10接开关管M1的漏极，二极管D10与开关管M1漏极的结点为稳压输出电路的一个电源输出端，电容R15与电容C14并联，电阻R1与电容C14的结点为稳压输出电路的另一个电源输出端；
所述DC-DC变换电路包括三个变换单元，每个变换单元的输入端与稳压输出电路的电源输出端连接，第一变换单元包括反激变压器T1、稳压二极管D12、二极管D1、二极管D4-D5、电阻R7-R8以及电容C7-C8，稳压二极管D12的负极与二极管D1的负极连接，稳压二极管D12的正极与反激变压器T1原边的正极连接，变压器T1原边的正极为第一变换单元的一个电源输入端，二极管D1的正极接变压器T1原边的负极，变压器T1原边的负极为第一变换单元的另一个电源输入端，变压器T1第一次边的负极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极为变压器T1第一次边的一个电源输出端，电阻R7的一端接二极管D4的负极，电阻R7的另一端接变压器T1第一次边的正极，电容C7与电阻R7并联，变压器T1第一次边的正极为另一个电源输出端，上述两个电源输出端构成一组电源输出端；
变压器T1第二次边的负极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极为变压器T1第二次边的一个电源输出端，电阻R8的一端接二极管D5的负极，电阻R8的另一端接变压器T1第二次边的正极，电容C8与电阻R8并联，变压器T1第二次边的正极为另一个电源输出端，上述两个电源输出端构成一组电源输出端；第二变换单元和第三变换单元的组成和电路结构与第一变换单元相同。
所述稳压输出电路还包括保险丝F1、电容C2以及电容C5，电源VCC经保险丝F1接电阻R1，电容C2与电容C1并联，电容C5与电容C4并联。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用3个变压器并联型式，简化了工艺结构，更容易实现电气隔离，其输入与输出、输出与输出之间电气隔离电压可达到3750VAC/min。当某一个变压器输出有短路故障时，对其他两路输出影响很小，同时减小了变压器体积，更容易实现PCB布线。实现了宽范围输入电压情况下(输入电压范围：24V±6V)，通过开关电源的自身调节，使其能够达到输出稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型稳压输出电路的电路原理图；
图3是本实用新型DC-DC变换电路的电路原理图；
图4是本实用新型的应用电路的原理框图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本实用新型公开了一种多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路，所述电源电路包括稳压输出电路以及DC-DC变换电路。DC/DC变换电路采用单端反激隔离变换结构，由T1、T2、T3三个反激变压器并联组成。稳压输出电路包括电源芯片U1，所述电源芯片U1使用UC3842BN，UC3842BN芯片具有电压电流双环反馈，且内部具有过压过流保护功能，可大大简化电路结构，所述电源电路的器件之间的连接关系具体如下：
如图1-2所示，所述电源芯片U1的第1引脚悬空，电源芯片U1第2引脚和第5引脚接地，电源芯片U1的第3引脚分为四路，第一路经电阻R13接电源芯片U1的第7引脚，第二路依次经电阻R14、电容C13接地，第三路经电容C3接地，第四路经电阻R5接开关管M1的源级；电源芯片U1的第4引脚分为两路，第一路经电容C4接地，电容C5与电容C4并联，第二路经电阻R3接开关管M1的源级；电源芯片U1的第6引脚依次经稳压二极管D11、电阻R2接开关管M1的栅极；电源芯片U1的第7引脚分为两路，第一路经电容C1接地，电容C2与电容C1并联，第二路经电阻R1接VCC，电源VCC的输入端设有保险丝F1；电源芯片U1的第8引脚接开关管M1的源级；开关管M1的源级分别经电容C6和电阻C6接地；三极管M1的栅极经上拉电阻R4接地，电容C14的一端接VCC，另一端经反向二极管D10接开关管M1的漏极，二极管D10与开关管M1漏极的结点为稳压输出电路的一个电源输出端，电容R15与电容C14并联，电阻R1与电容C14的结点为稳压输出电路的另一个电源输出端。
如图2所示，24V输入电压经过电阻R1接电源芯片U1的7脚，给电源芯片U1供电，经过电容C1、C2滤波，使芯片供电更稳定。电源芯片U1的4脚和8脚外接电阻R3、电容C4、C5，给电源芯片提供震荡频率，经过电源芯片内部的分频器，输出的PWM波的频率为该震荡频率的一半。电源芯片U1的6脚经电阻R2、R4分压，驱动开光管M1的开通与关断。电阻R6为电流检测电阻，把电流信号变成电压信号。电阻R5和电容C3组成RC滤波电路，开关管M1经过电阻R5和电容C3的RC滤波电路滤除高频信号后接U1的3脚，形成电流闭环，当检测电压值大于1V时，电源芯片U1内部电流比较器输出高电平，PWM锁存器复位，关闭输出端，直到下一个时钟将PWM锁存器置位，由此保护功率管不至于过流损坏。
电源芯片U1的7脚经过电阻R13接U1的3脚，当输入24V电压发生变化时，电阻R13连接UC3842BN的7脚，7脚电压即为输入电压。输入电压的变化通过电阻R13的调节反馈到电源芯片U1的3脚，电阻R13、电阻R5、电阻R6构成分压回路，当输入电压升高时，通过加在3脚上的分压回路，使得功率mos管M1的漏级电流减小，同理当输入电压降低时，功率mos管M1的漏级电流增大，从而达到在宽范围输入电压下，得到稳定输出电压的目的。
如图3所示，所述DC-DC变换电路包括三个变换单元，每个变换单元的输入端与稳压输出电路的电源输出端连接，第一变换单元包括反激变压器T1、稳压二极管D12、二极管D1、二极管D4-D5、电阻R7-R8以及电容C7-C8，稳压二极管D12的负极与二极管D1的负极连接，稳压二极管D12的正极与反激变压器T1原边的正极连接，变压器T1原边的正极为第一变换单元的一个电源输入端，二极管D1的正极接变压器T1原边的负极，变压器T1原边的负极为第一变换单元的另一个电源输入端，变压器T1第一次边的负极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极为变压器T1第一次边的一个电源输出端，电阻R7的一端接二极管D4的负极，电阻R7的另一端接变压器T1第一次边的正极，电容C7与电阻R7并联，变压器T1第一次边的正极为另一个电源输出端，上述两个电源输出端构成一组电源输出端。
如图3所示，变压器T1第二次边的负极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极为变压器T1第二次边的一个电源输出端，电阻R8的一端接二极管D5的负极，电阻R8的另一端接变压器T1第二次边的正极，电容C8与电阻R8并联，变压器T1第二次边的正极为另一个电源输出端，上述两个电源输出端构成一组电源输出端；第二变换单元和第三变换单元的组成和电路结构与第一变换单元相同。
电阻R5、R6和电容C3保护开关管M1不至于过流而损坏。输入电压通过电阻R13接UC3842BN的3脚，PWM信号的上升沿由振荡器决定，下降沿由开关管M1的电流和输入电压共同决定。电阻R13，电阻R5，电阻R6构成分压回路，输入电压通过电阻R13的调节，引起开关管M1漏级电流的变化，从而达到在宽范围输入电压变化的情况下，得到稳定输出电压的目的。
如图3所示，T1、T2和T3是三个并联在一起反激变压器并联，当开关管M1导通时，变压器T1、T2和T3原边电感电流线性增加，电源把能量储存在变压器原边线圈中，当开关管M1关断时，变压器T1、T2和T3把储存的能量耦合到次级的每一路输出上。二极管D4-D9为脉冲整流二极管，二极管D12-D14为稳压二极管，起到一定的输出稳压作用。采用三个变压器并联的方式减小了变压器的体积，更容易实现输出隔离，当某一个变压器输出有短路时，对其他两个变压器的影响较小。且采用三个变压器可以简化工艺，使工艺更加简单。C14、R15、D10组成RCD吸收电路，用于吸收变压器漏感所导致的关断瞬间开关管两端的电压尖峰。
如图4所示是本实用新型在大功率可控硅过零投切无功补偿装置中的应用。图4中无功补偿装置采用分相补偿方式，每一相由2个晶闸管并联方式进行投切，共需6路电气相互隔离且电压均为22V左右的直流电压进行驱动。
本实用新型的电源变换属于DC/DC变换电路，振荡频率为20KHZ。输入24V直流电，输出六路电气相互隔离的供电电源，每一路为22V左右。电源采用单端反激隔离变换的拓扑结构，所用元器件数量少，多用于小功率和多路输出场合。将输入的24V电压转换成六路输出相互隔离的22V电压。
Claims (2)
1.一种多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路，其特征在于：包括稳压输出电路以及DC-DC变换电路，所述稳压输出电路包括电源芯片电U1，所述电源芯片U1使用UC3842BN，所述电源芯片U1的第1引脚悬空，电源芯片U1第2引脚和第5引脚接地，电源芯片U1的第3引脚分为四路，第一路经电阻R13接电源芯片U1的第7引脚，第二路依次经电阻R14、电容C13接地，第三路经电容C3接地，第四路经电阻R5接开关管M1的源级；电源芯片U1的第4引脚分为两路，第一路经电容C4接地，第二路经电阻R3接开关管M1的源级；电源芯片U1的第6引脚依次经稳压二极管D11、电阻R2接开关管M1的栅极；电源芯片U1的第7引脚分为两路，第一路经电容C1接地，第二路经电阻R1接VCC；电源芯片U1的第8引脚接开关管M1的源级；开关管M1的源级分别经电容C6和电阻C6接地；三极管M1的栅极经上拉电阻R4接地，电容C14的一端接VCC，另一端经反向二极管D10接开关管M1的漏极，二极管D10与开关管M1漏极的结点为稳压输出电路的一个电源输出端，电容R15与电容C14并联，电阻R1与电容C14的结点为稳压输出电路的另一个电源输出端；
所述DC-DC变换电路包括三个变换单元，每个变换单元的输入端与稳压输出电路的电源输出端连接，第一变换单元包括反激变压器T1、稳压二极管D12、二极管D1、二极管D4-D5、电阻R7-R8以及电容C7-C8，稳压二极管D12的负极与二极管D1的负极连接，稳压二极管D12的正极与反激变压器T1原边的正极连接，变压器T1原边的正极为第一变换单元的一个电源输入端，二极管D1的正极接变压器T1原边的负极，变压器T1原边的负极为第一变换单元的另一个电源输入端，变压器T1第一次边的负极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极为变压器T1第一次边的一个电源输出端，电阻R7的一端接二极管D4的负极，电阻R7的另一端接变压器T1第一次边的正极，电容C7与电阻R7并联，变压器T1第一次边的正极为另一个电源输出端，上述两个电源输出端构成一组电源输出端；
变压器T1第二次边的负极与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极为变压器T1第二次边的一个电源输出端，电阻R8的一端接二极管D5的负极，电阻R8的另一端接变压器T1第二次边的正极，电容C8与电阻R8并联，变压器T1第二次边的正极为另一个电源输出端，上述两个电源输出端构成一组电源输出端；第二变换单元和第三变换单元的组成和电路结构与第一变换单元相同。
2.根据权利要求1所述的多变压器并联型宽电压输入DC-DC开关电源电路，其特征在于：所述稳压输出电路还包括保险丝F1、电容C2以及电容C5，电源VCC经保险丝F1接电阻R1，电容C2与电容C1并联，电容C5与电容C4并联。
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