CN210780563U

CN210780563U - 一种dc-dc转换器电路

Info

Publication number: CN210780563U
Application number: CN201920853575.6U
Authority: CN
Inventors: 桂树文; 余得贵
Original assignee: Shenzhen Zhaoxin Electronic Instrument Equipment Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zhaoxin Electronic Instrument Equipment Co ltd
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-06-06

Abstract

本实用新型公开了一种DC‑DC转换器电路，包括主电路、辅助电源电路以及预充电电路，其中，所述主电路包括电路连接的主输出变压器初级电流检测和过流保护电路、PWM控制电路、变压器驱动电路、驱动滤波保护电路、主变压器及输出反馈电路，所述辅助电源电路包括电路连接的SMPS控制器、输出变压器驱动电路及辅助电源反馈电路，预充电电路由电路连接的温敏电阻、继电器和输入储能电池阵列组成。本实用新型的有益效果是：控制电路简单，在变压器初级端对初级的MOS管电流进行检测，成本低，生产方便，功率保护和限制快速可靠。特殊设计并联输出方式，实现在小体积内输出大功率，功率密度极大提高。

Description

一种DC-DC转换器电路

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源领域，特别是一种DC-DC转换器电路。

背景技术

现有技术中，DC-DC转换器电路采用正激电路，缺陷是损耗大功率不够高,最多300-500W；而且通常采用带电阻电容二极管组成的RCD吸收回路,具有损耗大的缺陷；基本没有采取功率限制措施，而且功率密度极小。

实用新型内容

鉴于上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种DC-DC转换器电路，是通过如下技术方案实现的。

一种DC-DC转换器电路，包括主电路、辅助电源电路以及预充电电路，其中，所述主电路包括电路连接的主输出变压器初级电流检测和过流保护电路、PWM控制电路、变压器驱动电路、驱动滤波保护电路、主变压器及输出反馈电路，所述辅助电源电路包括电路连接的SMPS控制器、输出变压器驱动电路及辅助电源反馈电路，预充电电路由电路连接的温敏电阻、继电器和输入储能电池阵列组成。

辅助电源电路通电时，继电器吸合，与继电器连接的SMPS控制器输出方波，通过MOSFET管Q2和辅助电源电压反馈光耦U2进行闭环控制，通过变压器T1输出稳定的辅助电源电压供给主电源开关电源芯片供电。

所述DC-DC转换器电路还包括由三极管，Q3、Q5和Q4、Q6组成对管；两个对管的相位相差180度，组成推挽方式的变压器驱动电路，推挽输出将通过驱动变压器T4将主电源开关电源芯片输出的PWM信号隔离放大，隔离放大后的PWM信号将驱动两对功率型MOSFET开通与关断，两对功率型MOSFET开通与关断相位相差180度，通过调节占空比来调节主电源输出电压；

所述DC-DC转换器电路还包括故障检测电路，当主输出变压器初级电流过大时，三极管Q11导通，使主电源开关电源芯片的第8脚电压过低，PWM控制电路启动保护，停止电压输出。

进一步的，所述辅助电源电路与输入电路连接，所述SMPS控制器包括一个SMP芯片，所述SMP芯片的第2脚串接电阻R18，与第3脚连接光耦开关。

进一步的，所述SMP芯片的第4脚和第7脚串接电阻R27、R24、R4与三极管Q2连接，输出方波控制三极管Q2的导通与关闭。

进一步的，所述PWM控制电路包括变压器(T4)驱动电路，变压器(T4)驱动电路由三极管Q3、Q5组成对管，通过电阻R33与PWM控制芯片的第14脚连接，三极管Q4、Q6组成对管，通过电阻R34与PWM控制芯片的第11脚连接。

进一步的，与PWM控制电路的PWM控制芯片第8脚连接的故障检测电路，由三极管Q11、电阻R37、R39,二极管D19、D20、D23、D24组成，当主变压器的初级电流过大时，电流互感器输出电流通过二极管D19、D20、D23、D24形成的整流桥电路整流后，在可变电阻R39上形成压降，当电流足够大的时候就可以使三极管Q11导通，使PWM控制电路的PWM控制芯片的第8脚电压过低，PWM控制芯片启动保护，停止电压输出。

进一步的，带预充电和继电器的预充电电路，在辅助电源电路通过两阶段接通VCC+到输入储能电容阵列。VCC+端上电时，温敏电阻和二极管对主电容先预充电到接近VCC+；辅助电源稳定工作后，输出了稳定的辅助电源电压，辅助电源电压将会吸合继电器K1，继电器触点将把预充电电阻和二极管短路，VCC+端直接接到电容两端。

进一步的，所述主电路的PWM芯片开始工作时，其输出的两路相位差180度PWM通过两个推挽电路去控制驱动变压器，驱动变压器输出2对隔离的PWM信号去驱动两对功率型MOSFET，这两对功率型MOSFET将会控制器两个独立的同样规格主变压器，主变压器输出两个次级独立的主电压，这两个电压经过整流滤波后并联在一起，形成电源的主输出电压。

进一步的，所述主电路的输出电压通过并联稳压集成电路TL431和光耦反馈到主电源的开关电源芯片的反馈端，通过反馈端再控制主电源的开关电源芯片的PWM占空比，实时对主输出电压进行稳定性控制；同时通过主变压器1，4脚线圈的电流将通过电流互感器感应出电流信号经过整流滤波后变成电压信号，当电流大小超过一定的数值以后将会打开三极管触发PWM芯片关闭PWM输出，从而输出减小或者关闭，起到功率限制的作用。。

本实用新型有益效果：控制电路简单，只在变压器初级端对初级的MOS管电流进行检测，成本低，生产方便，功率保护和限制快速可靠。特殊设计并联输出方式，实现在小体积内输出大功率，功率密度极大提高。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构框架图。

图2是本实用新型实施例中辅助电路原理图。

图3是本实用新型实施例中主电路原理图。

图4是本实用新型实施例中预充电电路原理图。

图5是本实用新型实施例中主输出变压器初级电流检测保护电路原理图。

图6是本实用新型实施例中主电源反馈电路原理图。

图7是本实用新型实施例中辅助电源反馈电路原理图。

图8是本实用新型实施例中主电源驱动变压器电路原理图。

图9是本实用新型实施例中主电源的其中一路PWM驱动的主电压输出电路原理图。

图10是本实用新型实施例中主电源的另外一路PWM驱动的主电压输出电路原理图。

图11是本实用新型的转换器电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图11所示，一种DC-DC转换器电路，包括主电路、辅助电源电路以及预充电电路，其中，所述主电路包括电路连接的主输出变压器初级电流检测和过流保护电路、PWM控制电路、变压器驱动电路、驱动滤波保护电路、主变压器及输出反馈电路，所述辅助电源电路包括电路连接的SMPS控制器、输出变压器驱动电路及辅助电源反馈电路，预充电电路由电路连接的温敏电阻、继电器和输入储能电池阵列组成。

预充电电路连接电路的输入端VCC+、VCC-，预充电电路的输入储能电池阵列与主电路中的主变压器电路连接,电流经过大电容阵列稳压过后的直流输入到主变压器。

辅助电源电路的辅助电源变压器T1为主电路的PWM控制电路提供电源输入。

如图2-4所示，DC-DC转换器电路还包括由Q3、Q5和Q4、Q6组成对管；两个对管的相位相差180度，组成推挽方式的变压器驱动电路，推挽输出将通过驱动变压器T4将主电源开关电源芯片输出的PWM信号隔离放大，隔离放大后的PWM信号将驱动两对功率型MOSFET开通与关断，两对功率型MOSFET开通与关断相位相差180度，通过调节占空比来调节主电源输出电压；

DC-DC转换器电路还包括故障检测电路，当主输出变压器初级电流过大时，三极管Q11导通，使PWM控制芯片的第8脚电压过低，PWM控制电路启动保护，停止电压输出。

如图2所示，在本实用新型的具体实施例中，SMPS控制器包括一个SMP芯片，SMP芯片型号是L6565,是适用于准谐振(QR)零电压开关(ZVS)回扫变换器电流型初级控制器。QR操作依靠变压器退磁感测输入获得，变换器功率容量随主线电压变化通过线路电压前馈补偿。在轻载时，L6565自动降低工作频率，但仍然尽可能保持接近ZVS运行。L6565的主要特点是QRZVS回扫拓扑电流型初级控制；线路电压前馈控制保证交付恒定功率。

SMP芯片的第2脚串接电阻R18，与第3脚连接光耦开关，第1脚(INV)误差放大器反相输入与第2脚之间通过电容C32连接。SMP芯片的第4脚和第7脚串接电阻R27、R24、R4与三极管Q2连接，输出方波控制三极管Q2的导通。第5脚和第8脚通过电感线圈T1与电路的电源输入电路连接。

如图4所示，预充电电路的电源输入电路由与电极VCC+连接的二极管D1、电阻R2，大容量电容C2、C3、C4、C12，与电极VCC-连接的二极管D4、继电器K1组成。当主电VCC+、VCC-通电时，VCC+通过二极管D1、电阻R2对大容量电容C12、C4、C3、C2进行缓慢充电，由于电阻限流原因，最大电流将不会超过VCC+/R2，有效的保护了供电源VCC+瞬间接通电容的时候充电电流过大,导致损坏电容以及输入电源的情况。预充电的时候，大容量电容C12、C4、C3、C2的电压缓慢上升。辅助电源电路的通过二极管D1,电阻R2温敏电阻(20D20)获得电压，开始的时候由于辅助电源尚未稳定输出12V电压，继电器K1并不吸合。

如图3所示，与PWM控制芯片第8脚连接的故障检测电路，由三极管Q11、电阻R37、R39,二极管D19、D20、D23、D24组成。当主输出变压器初级电流过大时，三极管Q11导通，使PWM控制芯片的第8脚电压过低，PWM控制电路启动保护，停止电压输出。

PWM控制电路包括PWM控制芯片及其外围电路，在本实用新型的具体实施例中，主电源PWM芯片的型号是SG2525A,用于控制整个电路。三极管Q3、Q5组成对管，通过电阻R33与PWM控制芯片的第14脚连接，三极管Q4、Q6组成对管，通过电阻R34与PWM控制芯片的第11脚连接。两组对管通过变压器T4与电源输出电路连接。

PWM控制电路的外围电路包括保护电路，保护电路用于将隔离的驱动信号通过电容C13耦合,过驱动电阻R9,驱动MOSFET,Z1、Z2起限幅作用，确保MOSFET的驱动电压不会过高,R3是10K下拉电阻，防止功率MOSFET误导通。

如图5所示，电路开始工作时，由于辅助电源没有形成输出足够高的电压，主电源PWM芯片SG3525并不工作。此时辅助电源芯片L6565通过R27Q2进行开关控制，变压器T1将输出辅助电源电压，这个电压通过二极管D6整流，电容C49,C40滤波后，形成稳定的直流电压，这个直流电通过电阻R29,光耦U2、电容C31反馈到VREF脚，形成新的PWM输出，直到到达设定的电压大小。这个设定的电压通过高精度稳压基准源TL431(U4)、电阻R25、R5、W1来设定。其计算公式为：

V_辅助＝2.5V(1+(R5+W1)/R25。(V_辅助应该用下标表示)

这里W1是可变电阻。因此可以微调W1，从而可以调节输出的辅助电源电压的大小。

如图2所示，辅助电源一般是12V，当稳定的12V输出后，继电器K1的线圈两端获得功率和幅度足够的稳定电压，继电器吸合。继电器吸合后，辅助电源的供电电压将不再通过D1和R2，而是直接获得了更为稳定的直流电VCC+，辅助电源持续稳定工作。

如图6所示，辅助电源稳定输出12V电压，将供给主电源PWM控制芯片SG3525工作。此时SG3525开始工作，主电源将输出稳定的工作电压。其工作工程为：

主电源的PWM芯片SG3525输出频率由CT、RT决定。两路PWM信号将通过SG3525的14脚和11脚输出，其大小相等方向相反。

如图9所示，一路PWM信号通过电阻R33驱动由三极管Q3、Q5组成的推挽电路，推挽电路输出将通过驱动变压器T4将PWM信号放大，PWM信号将不断开关大功率MOSFET(场效应管)Q1、Q7将能量变送到主变压器T2的次级，次级的电压输出通过二极管D9、D10整流形成稳定的直流，滤波电感L1进一步滤除纹波后形成输出。电容C29、C27为输出储能电容。主变压器饱和之前，PWM信号占空比越大，输出电压则越大。

如图10所示，同时另一路PWM信号通过R34驱动由Q4、Q6组成的推挽电路，推挽输出将通过驱动变压器T4将PWM信号放大，PWM信号将不断大功率MOSFET(场效应管)Q8、Q9将能量变送到主变压器T3的次级，次级的电压输出通过二极管D11、D12整流形成稳定的直流，滤波电感L2进一步滤除纹波后形成输出。电容C30、C28为输出储能电容。主变压器饱和之前，PWM占空比越大，输出电压则越大。

上述两路独立工作，相位相差180度。两路电路输出主电并联在一起，形成主电源大功率主电源V_主(一般是12V输出)。这个设定的电压通过高精度稳压基准源TL431(U5)、电阻R42\R41\W2来设定。其计算公式为：

V_主＝2.5V*(1+(R42+W2)/R41.(所有的V主应该用V_主，即下标的方式)

当V_主输出有波动的时候，光耦PC817将产生的搅动信号反馈到SG3525，SG3525将再次调整PWM输出，将V_主进行反向PWM的占空比调节，V_主将出现反向增长。从而在动态中保持V_主的稳定性。

如图7所示，DC-DC转换器电路还包括过流检测电路，当主变压器的初级电流过大时，电流互感器输出电流通过二极管D19、D20、D23、D24形成的整流桥电路整流后，在可变电阻R39上形成压降，当电流足够大的时候就可以使三极管Q11导通，使PWM控制电路的PWM控制芯片的第8脚电压过低，PWM控制芯片启动保护，停止电压输出。而这个保护电流的大小还可以根据需要用R39进行调节。由于初级电流被限制，而输入电压是固定的，因此这实际上是一种功率保护电路，达到了输入功率限制的功能。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种DC-DC转换器电路，其特征在于，包括主电路、辅助电源电路以及预充电电路，其中，所述主电路包括电路连接的主输出变压器初级电流检测和过流保护电路、PWM控制电路、变压器驱动电路、驱动滤波保护电路、主变压器及输出反馈电路，所述辅助电源电路包括电路连接的SMPS控制器、输出变压器驱动电路及辅助电源反馈电路，预充电电路由电路连接的温敏电阻、继电器和输入储能电池阵列组成；

辅助电源电路通电时，继电器吸合，与继电器连接的SMPS控制器输出方波，通过MOSFET管Q2和辅助电源电压反馈光耦U2进行闭环控制，通过变压器T1输出稳定的辅助电源电压供给主电源开关电源芯片供电；

所述DC-DC转换器电路还包括由三极管，Q3、Q5和Q4、Q6组成对管；两个对管的相位相差180度，组成推挽电路，主电源开关电源芯片通过驱动变压器T4输出隔离放大后的PWM信号驱动两对功率型MOSFET开通与关断，两对功率型MOSFET开通与关断相位相差180度，通过调节占空比来调节主电源输出电压；

2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器电路，其特征在于，所述辅助电源电路与输入电路连接，所述SMPS控制器包括一个SMP芯片，所述SMP芯片的第2脚串接电阻R18，与第3脚连接光耦开关。

3.根据权利要求2所述的DC-DC转换器电路，其特征在于，所述SMP芯片的第4脚和第7脚串接电阻R27、R24、R4与三极管Q2连接，输出方波控制三极管Q2的导通。

4.根据权利要求1所述的DC-DC转换器电路，其特征在于，所述PWM控制电路包括变压器驱动电路，变压器驱动电路由三极管Q3、Q5组成推挽电路，控制端通过电阻R33与PWM控制芯片的第14脚连接，三极管Q4、Q6组成推挽电路，控制端通过电阻R34与PWM控制芯片的第11脚连接。

5.根据权利要求1所述的DC-DC转换器电路，其特征在于，与PWM控制电路的PWM控制芯片第8脚连接的故障检测电路，由三极管Q11、电阻R37、R39,二极管D19、D20、D23、D24组成。