CN208571947U - 一种宽输入转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种宽输入转换电路，能够在不使用稳压器的前提下，更精确的调整输出电压，并且减小电源产品的体积，包括输入转换模块、第一电容、第一电压采集模块、第二电压采集模块、第二电容、处理控制模块和N个电压转换模块；第一电压采集模块用于采集第一电容上的电压，第二电压采集模块用于采集第二电容上的电压，处理控制模块用于控制N个电压转换模块依次开通和关断，本申请实现了宽输入电压范围内稳压输出，同时具备有过欠压保护功能，保护后极电路的使用。

Description

一种宽输入转换电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体的，涉及开关电源中的一种宽输入转换电路。

背景技术

在开关电源领域中，输入的电压范围越大，电源设计的难度越高，同时由于需要考虑各种输入的环境，设计时不可避免会导致其效率很低。

为增大效率，现常使用交流稳压器来使得电源产品的实际输入电压稳定在某个范围，但稳压器体积庞大、价格昂贵，在较小功率的电源无法使用该方法，现急需一种能减小电源产品的实际输入电压范围的宽输入转换电路，这种转换电路需要有输入电压范围大输出电压范围小且拥有过压保护功能和欠压保护功能。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种宽输入转换电路，能够在不使用稳压器的前提下，更精确的调整输出电压，并且减小电源产品的体积，并具备过欠压保护功能。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种宽输入转换电路，其特征在于：包括输入转换模块、第一电容、第一电压采集模块、第二电压采集模块、第二电容、处理控制模块和N个电压转换模块，N为大于等于1的自然数；

所述输入转换模块的输入端作为所述宽输入转换电路的输入端连接输入电压，所述输入转换模块的输出负极作为所述宽输入转换电路的内部参考地，所述输入转换模块的输出正极与所述第一电容的正极、所述第一电压采集模块的正输入端、所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述第二电容的正极、所述第二电压采集模块的正输入端连接；所述第一电容的负极与所述第一电压采集模块的负输入端、所述第二电压采集模块的负输入端、所述第二电容的负极、所述宽输入转换电路的内部参考地连接，所述处理控制模块的第一输入端与所述第一电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的第二输入端与所述第二电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的输出端输出N路控制信号分别与所述N个电压转换模块控制端连接；

所述电压转换模块为升压电压转换或为降压电压转换，所述N个电压转换模块之间的升压比或降压比均不相同，适用于不同的输入电压。

做为上述方案的同等替换，一种宽输入转换电路，其特征在于：包括输入转换模块、第一电容、电压采集模块、第二电容、处理控制模块、保护开关模块和N个电压转换模块，N为大于等于1的自然数；

所述输入转换模块的输入端作为所述宽输入转换电路的输入端连接输入电压，所述输入转换模块的输出负极作为所述宽输入转换电路的内部参考地，所述输入转换模块的输出正极与所述第一电容的正极、所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述电压采集模块的正输入端、第二电容的正极、所述保护开关模块的输入端连接；所述保护开关模块的输出端为所述宽输入转换电路的输出端，所述第一电容的负极与所述电压采集模块的负输入端、所述第二电容的负极、所述宽输入转换电路的内部参考地连接，所述处理控制模块的输入端与所述电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的保护输出端与所述保护开关模块的控制端连接，所述处理控制模块的控制输出端输出N路控制信号分别与所述N个电压转换模块控制端连接；

所述电压转换模块可为升压电压转换或降压电压转换，所述N个电压转换模块之间的升压比和降压比均不相同，适用于不同的输入电压。

优选地，作为上述方案的具体实施方案，所述输入转换模块包括整流桥，所述整流桥的交流输入端为所述输入转换模块的输入端，所述整流桥的输出正极为所述输入转换模块的输出正极，所述整流桥的输出负极为所述输入转换模块的输出负极。

优选地，作为上述方案的具体实施方案，所述电压转换模块包括可关断晶闸管GTO、电压处理模块和单向防干扰模块，所述可关断晶闸管GTO的阳极为所述电压转换模块的输入端，所述可关断晶闸管GTO的门极为所述电压转换模块控制端，所述可关断晶闸管GTO的阴极与所述电压处理模块的输入端连接，所述电压处理模块的输出端与所述单向防干扰模块的输入端连接，所述单向防干扰模块的输出端为所述电压转换模块的输出端。

优选地，作为上述具体实施方案的一种改进方案，所述的一种宽输入转换电路，其特征在于：所述电压转换模块还包括第三电容，第三电容的一端与可关断晶闸管GTO的门极连接，第三电容的另一端与可关断晶闸管GTO的阴极连接。

优选地，所述单向防干扰模块包括一个二极管，所述二极管的阳极为所述单向防干扰模块的输入端，所述二极管的阴极为所述单向防干扰模块的输出端。

本实用新型的有益效果如下：

1、输入转换模块选用整流桥，可实现交直流输入；

2、拥有多个电压转换模块能够根据成本与体积更精准的调整输出电压；

3、拥有单向防干扰模块，能够适用于不同结构的电压转换模块；

4、电压转换模块可以为升压模块，也可以为降压模块，拥有多个选择，适用于不同的输入电压；

5、拥有过欠压保护功能，防止输入电压过低或者过高导致后极电路损坏。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的电路原理图；

图2为本实用新型第二实施例的电路原理图；

图3为本实用新型第三实施例的电路原理图；

图4为本实用新型第四实施例的电路原理图。

具体实施方式

第一实施例

如图1所示，一种宽输入转换电路，其包括：输入转换模块、第一电容C1、第一电压采集模块、第二电压采集模块、第二电容C2、处理控制模块和N个电压转换模块，N为大于等于1的自然数；

其连接关系为：所述输入转换模块的输入端作为所述宽输入转换电路的输入端连接输入电压Vin，所述输入转换模块的输出负极作为所述宽输入转换电路的内部参考地，所述输入转换模块的输出正极与所述第一电容C1的正极、所述第一电压采集模块的正输入端、所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述第二电容C2的正极、所述第二电压采集模块的正输入端连接；所述第一电容C1的负极与所述第一电压采集模块的负输入端、所述第二电压采集模块的负输入端、所述第二电容C2的负极、所述宽输入转换电路的内部参考地连接，所述处理控制模块的第一输入端与所述第一电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的第二输入端与所述第二电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的输出端输出N路控制信号分别与所述N个电压转换模块控制端连接；

所述电压转换模块可为升压电压转换或降压电压转换，且所述N个电压转换模块之间的升压比或降压比均不相同，适用于不同的输入电压。

输入转换模块包括整流桥，所述整流桥的交流输入端为所述输入转换模块的输入端，所述整流桥的输出正极为所述输入转换模块的输出正极，所述整流桥的输出负极为所述输入转换模块的输出负极。

整流桥可实现将输入的交流信号转化为直流信号，且能够将任意方向输入的直流信号转变为一个特定方向的直流信号，满足后续电路的使用可处理，该实施例拥有可靠性高、成本低的优点。

所述电压转换模块包括可关断晶闸管GTO、电压处理模块和单向防干扰模块，所述可关断晶闸管GTO的阳极为所述电压转换模块的输入端，所述可关断晶闸管GTO的门极为所述电压转换模块控制端，所述可关断晶闸管GTO的阴极与所述电压处理模块的输入端连接，所述电压处理模块的输出端与所述单向防干扰模块的输入端连接，所述单向防干扰模块的输出端为所述电压转换模块的输出端。

当可关断晶闸管GTO的阳极电压高于可关断晶闸管GTO的阴极电压时，给可关断晶闸管GTO的门极端输入开启信号，可关断晶闸管GTO会导通，而关断可关断晶闸管GTO只需要给关断晶闸管GTO关断信号即可，相比于普通晶闸管，可关断晶闸管GTO的控制电路更加简单可靠性也更高，可控制的频率也更高。电压处理模块用来控制通过关断晶闸管GTO的电压信号的升降，N个电压转换模块都具有升压比或降压比，而且每个电压转换模块的升压比或降压比均不同，适用于不同的输入电压的选择；

所述单向防干扰模块包括一个二极管，所述二极管的阳极为所述单向防干扰模块的输入端，所述二极管的阴极为所述单向防干扰模块的输出端。

本实用新型的工作原理为：

一个宽输入转换电路有N个电压转换模块，从1到N升压比依次降低，处理控制模块中设置有两个转换阈值，分别为输出电压上限电压、输出电压下限电压，两个保护阈值，分别为输入下限电压、输入上限电压。

当宽输入转换电路输入通电时，交流电输入通过整流桥转化为直流电，对第一电容C1充电，第一电压采集模块采集第一电容C1上的电压；当第一电容C1上的电压小于输入下限电压或大于输入上限电压时，处理控制模块不读取第二电压采集模块传输的数据；当第一电容C1上的电压在输入下限电压和输入上限电压范围内时，第二电压采集模块采集第二电容C2上的电压，即采样宽输入转换电路的输出电压，处理控制模块将接收第二电压采集模块传输的数据。当第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压小于输出电压下限电压，处理控制模块控制升压比最大的电压转换模块导通，即第一电压转换模块导通，使得输出电压上升，从而提高采样得到的电压值使其满足处理控制模块的转换阈值范围要求；当采集到第二电容C2上的电压刚好在输出电压上限电压和输出电压下限电压之间时，处理控制模块不做任何动作；当第二电压采集模块采集的第二电容C2上电压大于输出电压上限电压时，处理控制模块控制升压比第二大的电压转换模块导通，即第二电压转换模块导通，并关断之前导通的第一电压转换模块，以控制采集到的第二电容C2上的电压符合处理控制模块的阈值电压要求；在第二电压转换模块导通的情况下，可能会出现以下情况：

(1)第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压小于输出电压下限电压；此时，处理控制模块控制升压比较大的上一级电压转换模块导通，即重新控制第一电压转换模块导通，并关断第二电压转换模块，使采集到第二电容C2上的电压回升；

(2)第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压仍大于输出电压上限电压；此时，处理控制模块控制升压比更小的下一级的电压转换模块导通，即第三电压转换模块导通，并关断之前导通的第二电压转换模块，再次驱动采集到第二电容C2上的电压降低；

同理的，以此类推，当第N-1电压转换模块导通，判断第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压是否介于输出电压下限电压与输出电压上限电压之间，当第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压仍大于输出电压上限电压，处理控制模块将控制升压比更小的第N电压转换模块导通，并同时关断第N-1电压转换模块；当第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压小于输出电压下限电压，处理控制模块控制升压比较第N-1电压转换模块更高的第N-2电压转换模块导通，同时关断第N-1电压转换模块；如此工作循环，经过N级电压转换模块的处理，实现第二电压采集模块采集到第二电容C2上的电压满足处理控制模块设置的转换阈值标准，在输出电压范围内实现平衡控制，保证宽输入转换电路的输出电压较为稳定。

单向防干扰电路是为了防止第二电容C2电压的不同影响到电压处理模块导致系统故障。

同时本宽输入转换电路输入也可使用直流电，工作方式与交流输入时相同，且输入不分正负。

第二实施例

如图2所示，本实施例提供一种宽输入转换电路的另一种实施方案，其包括：输入转换模块、第一电容C1、电压采集模块、第二电容C2、处理控制模块、保护开关模块和N个电压转换模块，N为大于等于1的自然数；

其连接关系为：所述输入转换模块的输入端作为所述宽输入转换电路的输入端连接输入电压Vin，所述输入转换模块的输出负极作为所述宽输入转换电路的内部参考地，所述输入转换模块的输出正极与所述第一电容C1的正极、所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述电压采集模块的正输入端、第二电容C2的正极、所述保护开关模块的输入端连接；所述保护开关模块的输出端为一种宽输入转换电路的输出端，所述第一电容C1的负极与所述电压采集模块的负输入端、所述第二电容C2的负极、所述宽输入转换电路的内部参考地连接，所述处理控制模块的输入端与所述电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的保护输出端与所述保护开关模块的控制端连接，所述处理控制模块的控制输出端输出N路控制信号分别与所述N个电压转换模块控制端连接；

所述电压转换模块可为升压电压转换或降压电压转换，且N个电压转换模块之间的升压比和降压比均不相同，适用于不同的输入电压。

所述输入转换模块包括整流桥，其电路结构的连接关系和工作原理与实施例一相同，在此不再累述。

所述电压转换模块，包括可关断晶闸管GTO、电压处理模块和单向防干扰模块，其电路结构的连接关系和工作原理与实施例一相同，在此不再累述。

所述单向防干扰模块包括一个二极管，其电路结构的连接关系和工作原理与实施例一相同，在此不再累述。

与第一实施例不同的是，本实施例没有与第一电容C1并联的电压采集模块，因此没有识别输入电压的能力，通过与第二电容C2并联的电压采集模块读取第二电容上的电压值，传输给处理控制模块，由处理控制模块控制保护开关模块的导通与关断，实现整个电路的过欠压保护功能。具体实现为：处理控制模块中设置有两个转换阈值，分别为输出电压上限电压、输出电压下限电压，当电压采集模块采集到第二电容C2上的电压在输出电压上限电压和输出电压下限电压范围内时，处理控制模块控制保护开关模块导通，反之则关闭；而电压转换模块的电压转换的方法与第一实施例一致，在此不再累述。

第三实施例

如图3所示，与第一实施例不同之处在于：电压转换模块还包括第三电容C3,第三电容C3的一端于可关断晶闸管GTO的门极连接，第三电容C3的另一端与可关断晶闸管晶闸管GTO的阴极连接，第三电容C3的存在能对控制信号进行一定的防干扰保护，防止可关断晶闸管GTO被干扰信号错误控制，其他电路原理与第一实施相同，在此不再累述。

第四实施例

如图4所示，与第二实施例不同之处在于：电压转换模块还包括第三电容C3,第三电容C3的一端于可关断晶闸管GTO的门极连接，第三电容C3的另一端与可关断晶闸管晶闸管GTO的阴极连接；第三电容C3的存在的作用与第三实施例相同，不再累述，本实施例的其他电路原理与第二实施相同，在此不再累述。

以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及核心思想，对本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理的前提下，通过以上描述与举例能自然联想到的其他等同应用方案，以及对本实用新型进行若干的改进和修饰，均落入本实用新型的权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种宽输入转换电路，其特征在于：包括输入转换模块、第一电容、第一电压采集模块、第二电压采集模块、第二电容、处理控制模块和N个电压转换模块，N为大于等于1的自然数；

所述输入转换模块的输入端作为所述宽输入转换电路的输入端连接输入电压，所述输入转换模块的输出负极作为所述宽输入转换电路的内部参考地，所述输入转换模块的输出正极与所述第一电容的正极、所述第一电压采集模块的正输入端、所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述第二电容的正极、所述第二电压采集模块的正输入端连接；所述第一电容的负极与所述第一电压采集模块的负输入端、所述第二电压采集模块的负输入端、所述第二电容的负极、所述宽输入转换电路的内部参考地连接，所述处理控制模块的第一输入端与所述第一电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的第二输入端与所述第二电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的输出端输出N路控制信号分别与所述N个电压转换模块控制端连接；

所述电压转换模块为升压电压转换或为降压电压转换，所述N个电压转换模块之间的升压比或降压比均不相同，适用于不同的输入电压。

2.一种宽输入转换电路，其特征在于：包括输入转换模块、第一电容、电压采集模块、第二电容、处理控制模块、保护开关模块和N个电压转换模块，N为大于等于1的自然数；

所述输入转换模块的输入端作为所述宽输入转换电路的输入端连接输入电压，所述输入转换模块的输出负极作为所述宽输入转换电路的内部参考地，所述输入转换模块的输出正极与所述第一电容的正极、所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块的输出端与所述电压采集模块的正输入端、第二电容的正极、所述保护开关模块的输入端连接；所述保护开关模块的输出端为所述宽输入转换电路的输出端，所述第一电容的负极与所述电压采集模块的负输入端、所述第二电容的负极、所述宽输入转换电路的内部参考地连接，所述处理控制模块的输入端与所述电压采集模块的输出端连接，所述处理控制模块的保护输出端与所述保护开关模块的控制端连接，所述处理控制模块的控制输出端输出N路控制信号分别与所述N个电压转换模块控制端连接；

所述电压转换模块为升压电压转换或为降压电压转换，所述N个电压转换模块之间的升压比或降压比均不相同，适用于不同的输入电压。

3.根据权利要求1或2所述的一种宽输入转换电路，其特征在于：所述输入转换模块包括整流桥，所述整流桥的交流输入端为所述输入转换模块的输入端，所述整流桥的输出正极为所述输入转换模块的输出正极，所述整流桥的输出负极为所述输入转换模块的输出负极。

4.根据权利要求1或2所述的一种宽输入转换电路，其特征在于：所述电压转换模块包括可关断晶闸管GTO、电压处理模块和单向防干扰模块，所述可关断晶闸管GTO的阳极为所述电压转换模块的输入端，所述可关断晶闸管GTO的门极为所述电压转换模块控制端，所述可关断晶闸管GTO的阴极与所述电压处理模块的输入端连接，所述电压处理模块的输出端与所述单向防干扰模块的输入端连接，所述单向防干扰模块的输出端为所述电压转换模块的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种宽输入转换电路，其特征在于：所述电压转换模块还包括第三电容，第三电容的一端与可关断晶闸管GTO的门极连接，第三电容的另一端与可关断晶闸管GTO的阴极连接。

6.根据权利要求5所述的一种宽输入转换电路，其特征在于：所述单向防干扰模块包括一个二极管，所述二极管的阳极为所述单向防干扰模块的输入端，所述二极管的阴极为所述单向防干扰模块的输出端。