CN206149144U - 极少元件的隔离电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极少元件的隔离电源，包括功率电路；功率电路包括输入直流电源、场效应管2a、场效应管2b、隔离变压器、储能电容；输入直流电源的正极与场效应管2a的漏极相连，场效应管2a的源级、场效应管2b的漏级、原边线圈3a的一端相连，场效应管2b的源极连接至输入直流电源的负极，原边线圈3a的另一端连接至储能电容的一端，储能电容的另一端连接输入直流电源的负极。本实用新型的原边主电路只有2个开关管和1个储能电容、1个隔离变压器，主电路所用元件少于半桥隔离电源和全桥隔离电源，相应的使用元件越少其电路的可靠性越高，且兼具全桥输出电压稳定的优点。

Description

极少元件的隔离电源

技术领域

本实用新型涉及隔离电源，具体地，涉及极少元件的隔离电源。

背景技术

有源滤波器和静止无功发生器并联于电网中，相当于一个可控的无功和谐波电流源，其无功电流和谐波电流可以快速地跟随负荷无功电流和谐波电流的变化而变化，自动补偿电网系统所需无功功率和谐波，对电网无功功率和谐波实现动态无功补偿，属于灵活柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部分。

在有源滤波器和静止无功发生器中，IGBT会产生比较大的dv/dt，所以IGBT的驱动电源和通讯电路的电源都会采用无反馈的电源来减少原副边之间的耦合电容，以免控制电路受到干扰。其中，v表示电压，t表示时间。

目前传统的隔离电源通常采用以下2种拓扑：

第一种，副边无电感的半桥电路，这种拓扑原边的主电路由2个开关管、2个串联电容以及1个隔离变压器组成。这种电路只有2个开关管，驱动电路相对简单。但是2个串联电容的容值有差异会引起输出电压有较大的波动。

第二种，副边无电感的全桥电路，这种拓扑原边的主电路由4个开关管和1个隔离变压器组成。这种电路没有半桥的输出电压波动大的缺点，但是4个开关管决定了其成本高和开关管的驱动电路极其复杂。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提出一种应用于有源滤波器和静止无功发生器的元件极少的隔离电源。

根据本实用新型提供的一种极少元件的隔离电源，包括功率电路；

功率电路包括输入直流电源、场效应管2a、场效应管2b、隔离变压器、储能电容；

隔离变压器包括原边线圈3a、副边线圈3b；

输入直流电源的正极与场效应管2a的漏极相连，场效应管2a的源级、场效应管2b的漏级、原边线圈3a的一端相连，场效应管2b的源极连接至输入直流电源的负极，原边线圈3a的另一端连接至储能电容的一端，储能电容的另一端连接输入直流电源的负极。

优选地，功率电路中开关管的数量为2个，分别为场效应管2a、场效应管2b；

储能电容的数量为1个；

隔离变压器的数量为1个。

优选地，还包括整流二极管D5、整流二极管D6、整流二极管D7、整流二极管D8、输出滤波电容；

副边线圈3b的一端、整流二极管D5的阳极、整流二极管D6的阴极相连，副边线圈3b的另一端、整流二极管D7的阳极、整流二极管D8的阴极相连，整流二极管D5的阴极、整流二极管D7的阴极、输出滤波电容的一端相连，整流二极管D6的阳极、整流二极管D8的阳极、输出滤波电容的另一端相连。

优选地，还包括控制电路；

储能电容的一端连接至控制电路的输入端，控制电路的第一PWM输出端连接场效应管2a的栅极，控制电路的第二PWM输出端连接场效应管2b的栅极。

优选地，控制电路包括RS触发器U1、比较器U2、运算放大器U3、晶振U4、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3；

电阻R2的一端连接至储能电容的一端，电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C1的一端、电阻R1的一端、运算放大器U3的同相端连接，运算放大器U3的反相端连接至参考电压端，运算发大器U3的输出端、比较器U2的同相端、电阻R1的另一端、电容C1的另一端连接，比较器U2的反相端连接至晶振U4，比较器U2的输出端连接至RS触发器U1的R口，RS触发器U1的Q口作为第一PWM输出端连接至场效应管2b的栅极，RS触发器U1的口作为第二PWM输出端连接至场效应管2a的栅极。

优选地，Q口输出的PWM信号记为PWMA信号，口输出PWM信号记为PWMB信号；PWMA信号与PWMB信号互补。

优选地，场效应管2a和场效应管2b受控制电路输出的PWM信号控制，工作在两种状态：

状态1、场效应管2a处于导通状态、场效应管2b处于关断状态

在状态1下，输入直流电源通过场效应管2a传递能量给原边线圈3a和储能电容，储能电容上的电压升高；原边线圈3a将能量传递至副边线圈3b，副边线圈3b通过整流二极管D5和整流二极管D8将能量传递至输出滤波电容中；

状态2、场效应管2b处于导通状态、场效应管2a处于关断状态

在状态2下，储能电容传递能量给原边线圈3a，储能电容4释放能量电压降低；原边线圈3a将能量传递至副边线圈3b，副边线圈3b通过整流二极管D5和整流二极管D8将能量传递至输出滤波电容中。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型结构合理，成本较低。

2、本实用新型的原边主电路只有2个开关管和1个储能电容、1个隔离变压器，主电路所用元件少于半桥隔离电源和全桥隔离电源，相应的使用元件越少其电路的可靠性越高。

3、主电路只有2个开关管，所以其驱动电路和半桥一样比较简单和方便，并且兼具全桥输出电压稳定的优点。作为所述2个开关管的场效应管2a、2b以及控制电路中的元件都包含在电源管理芯片中，在实际产品中使用这样的电路有成本低、设计简单、可靠性高的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的极少元件的隔离电源的结构示意图。

图2为本实用新型中控制电路的结构示意图。

图中：

1-输入直流电源

2-2个开关管和控制电路

3-隔离变压器

4-储能电容

9-输出滤波电容

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供的极少元件的隔离电源，包括功率电路和控制电路。

功率电路包括输入直流电源1、场效应管2a、场效应管2b、隔离变压器3的原边线圈3a、储能电容4、隔离变压器3的副边线圈3b、整流二极管D5、整流二极管D6、整流二极管D7、整流二极管D8、输出滤波电容9。

功率电路中储能电容4上的电压连接至控制电路中，控制电路输出一对互补的控制信号至功率电路的场效应管2a的栅极和场效应管2b的栅极，以调节储能电容4上的电压。

功率电路分为隔离变压器的原边和副边。原边电路包括：输入直流电源1的正极与场效应管2a的漏极相连，场效应管2a的源级、场效应管2b的漏级、隔离变压器原边线圈3a的一端相连，场效应管2b的源极连接至输入直流电源1的负极，隔离变压器原边线圈3a的另一端连接至储能电容4的一端，储能电容4的另一端连接输入直流电源1的负极。

副边电路包括：隔离变压器3的副边线圈3b的一端、整流二极管D5的阳极、整流二极管D6的阴极相连，隔离变压器3的副边线圈3b的另一端、整流二极管D7的阳极、整流二极管D8的阴极相连，整流二极管D5的阴极、整流二极管D7的阴极、输出滤波电容9的一端相连，整流二极管D6的阳极、整流二极管D8的阳极、输出滤波电容9的另一端相连。

功率电路中场效应管2a和场效应管2b受控制电路输出的PWM信号控制，其工作在两种状态：

状态1、场效应管2a处于导通状态、场效应管2b处于关断状态

在状态1下，输入直流电源1通过场效应管2a传递能量给隔离变压器3的原边线圈3a和储能电容4，储能电容4上的电压升高。隔离变压器3的原边线圈3a将能量传递至副边线圈3b，副边线圈3b通过整流二极管D5和整流二极管D8将能量传递至输出滤波电容9中。

状态2、场效应管2b处于导通状态、场效应管2a处于关断状态

在状态2下，储能电容4传递能量给隔离变压器的原边线圈3a，储能电容4释放能量电压降低。隔离变压器的原边线圈3a将能量传递至副边线圈3b，副边线圈3b通过整流二极管D5和整流二极管D8将能量传递至输出滤波电容9中。

如图2所示，控制电路包括一个RS触发器U1、比较器U2、运算放大器U3、晶振U4、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3。

电阻R2的一端连接至反馈电压即储能电容4的一端，电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C1的一端、电阻R1的一端、运算放大器U3的同相端连接，运算放大器U3的反相端连接至参考电压，运算发大器U3的输出端、比较器U2的同相端、电阻R1的另一端、电容C1的另一端连接，比较器U2的反相端连接至晶振U4，比较器U2的输出端连接至RS触发器U1的R口，RS触发器U1的Q口输出PWM信号连接至场效应管2b的栅极，RS触发器U1的口输出PWM信号连接至场效应管2a的栅极。其中，Q口输出的PWM信号记为PWMA信号，口输出PWM信号记为PWMB信号。PWMA信号与PWMB信号互补。

储能电容4上的电压经过电阻R2和电阻R3分压送入运算放大器U4的同相端，运算放大器U3和电阻R1、电容C1一起构成一个比例积分电路，比较反馈电压和参考电压的差值，将误差电压积分和放大在输出端得到控制电压，再将控制电压送入比较器U2的同相端。比较器U2比较控制电压和晶振U4输入的信号得到控制场效应管的PWM信号，将PWM信号输入RS触发器U1。RS触发器U1由输入的PWM信号，产生一对互补的控制信号来控制场效应管2a和场效应管2b，控制主电路在状态1和状态2的时间比来调节储能电容4上的电压。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种极少元件的隔离电源，其特征在于，包括功率电路；

功率电路包括输入直流电源、场效应管2a、场效应管2b、隔离变压器、储能电容；

隔离变压器包括原边线圈3a、副边线圈3b；

输入直流电源的正极与场效应管2a的漏极相连，场效应管2a的源级、场效应管2b的漏级、原边线圈3a的一端相连，场效应管2b的源极连接至输入直流电源的负极，原边线圈3a的另一端连接至储能电容的一端，储能电容的另一端连接输入直流电源的负极。

2.根据权利要求1所述的极少元件的隔离电源，其特征在于，功率电路中开关管的数量为2个，分别为场效应管2a、场效应管2b；

储能电容的数量为1个；

隔离变压器的数量为1个。

3.根据权利要求1所述的极少元件的隔离电源，其特征在于，还包括整流二极管D5、整流二极管D6、整流二极管D7、整流二极管D8、输出滤波电容；

副边线圈3b的一端、整流二极管D5的阳极、整流二极管D6的阴极相连，副边线圈3b的另一端、整流二极管D7的阳极、整流二极管D8的阴极相连，整流二极管D5的阴极、整流二极管D7的阴极、输出滤波电容的一端相连，整流二极管D6的阳极、整流二极管D8的阳极、输出滤波电容的另一端相连。

4.根据权利要求1所述的极少元件的隔离电源，其特征在于，还包括控制电路；

储能电容的一端连接至控制电路的输入端，控制电路的第一PWM输出端连接场效应管2a的栅极，控制电路的第二PWM输出端连接场效应管2b的栅极。

5.根据权利要求4所述的极少元件的隔离电源，其特征在于，控制电路包括RS触发器U1、比较器U2、运算放大器U3、晶振U4、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3；

电阻R2的一端连接至储能电容的一端，电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C1的一端、电阻R1的一端、运算放大器U3的同相端连接，运算放大器U3的反相端连接至参考电压端，运算发大器U3的输出端、比较器U2的同相端、电阻R1的另一端、电容C1的另一端连接，比较器U2的反相端连接至晶振U4，比较器U2的输出端连接至RS触发器U1的R口，RS触发器U1的Q口作为第一PWM输出端连接至场效应管2b的栅极，RS触发器U1的口作为第二PWM输出端连接至场效应管2a的栅极。