CN216056812U - 一种开关电源的功率拓展系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源的功率拓展系统，包括多路功率变换支路、控制电路、输出信号采集电路，所述多路功率变换支路包括AC整流电路、功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路，每路功率变换支路的AC整流电路的输入端输入交流电，所述AC整流电路的输出端依次经过功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路后输出功率变换支路的输出端，每个所述的功率变换支路的输出端连接在一起形成开关电源的输出结点；所述输出信号采集电路用于采集输出节点处汇流后的电压或电流信号，其输出端连接至控制电路，所述控制电路的输出端连接至每一个功率变换支路中的功率开关的控制端。本实用新型电路结构安全可靠，简单方便实现，且可以功率的拓展。

Description

一种开关电源的功率拓展系统

技术领域

本实用新型涉及开关电源，特别涉及一种开关电源的功率拓展系统。

背景技术

现代电子工业产品中，开关电源无处不在。在工业领域如脉冲功率有大功率开关电源需求，通常要求电源能够输出上千伏直流高压，电流达到几十安培。

传统开关电源提升功率的方案一般是采用更高容量功率开关和变压器，当功率提升到一定容量时，现有材料和器件无法满足应用要求，且实现方式较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种开关电源的功率拓展系统，通过多路功率变换电路的方式来输出高功率，结构简单且控制方便。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：包括多路功率变换支路、控制电路、输出信号采集电路，所述多路功率变换支路包括AC整流电路、功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路，每路功率变换支路的AC整流电路的输入端输入交流电，所述AC 整流电路的输出端依次经过功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路后输出功率变换支路的输出端，每个所述的功率变换支路的输出端连接在一起形成开关电源的输出结点；所述输出信号采集电路用于采集输出节点处汇流后的电压或电流信号，其输出端连接至控制电路，所述控制电路的输出端连接至每一个功率变换支路中的功率开关的控制端。

所述控制电路包括控制芯片、PWM驱动信号输出电路，所述控制信号的输出端连接PWM驱动信号输出电路，所述PWM驱动信号输出电路输出PWM信号至每个功率变换支路的功率开关的控制端。

所述AC整流电路为全波整流电路，用于将低频交流电整流成脉动直流电。

所述功率开关为全桥结构，用于将AC整流电路整流后的脉动直流进行高频切换。

所述变压器谐振单元包含主变压器和谐振电感、谐振电容，构成LLC结构。

所述输出整流电路为全波整流电路，用于将变压器谐振单元输出的高频交流电整流滤波成直流。

本实用新型的优点在于：电路结构安全可靠，简单方便实现，且可以功率的拓展，拓展方式简单可靠，且具备一定的容错性，可以在其中一个支路故障时，通过其它支路依旧工作；基于PID反馈控制来实现输出的功率更加精准。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型电路结构原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：包括多路功率变换支路、控制电路、输出信号采集电路，所述多路功率变换支路包括AC整流电路、功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路，每路功率变换支路的AC整流电路的输入端输入交流电，所述AC整流电路的输出端依次经过功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路后输出功率变换支路的输出端，每个所述的功率变换支路的输出端连接在一起形成开关电源的输出结点；所述输出信号采集电路用于采集输出节点处汇流后的电压或电流信号，其输出端连接至控制电路，所述控制电路的输出端连接至每一个功率变换支路中的功率开关的控制端。

其中控制电路包括控制芯片、PWM驱动信号输出电路，所述控制信号的输出端连接PWM驱动信号输出电路，所述PWM驱动信号输出电路输出PWM信号至每个功率变换支路的功率开关的控制端。

本方案的电路原理为：通过两路甚至更多路的功率开关支路来输出功率叠加在输出结点然后经输出节点输出供电；输出节点输出的电压、电流被检测后经过控制电路中控制单元采用PID控制的方式输出PWM信号来控制每个支路中的功率开关从而达到了控制的目的。本申请提供的多路功率变换支路来控制不仅可以拓展功率，而且还可以在一些故障时不至于开关电源无法工作，因为控制单元通过PID方式来控制每一个支路的输出，当其中一个支路故障后，那么输出结点的电压、电流变小，此时控制单元会通过PWM信号分别控制每个支路增大输出，这样及时其中一路故障无法输出，但是其它各路增大后就可以达到输出，从而在一定程度上满足在部分故障时的工作。为了及时发出其中一路功率变换支路故障的报警，在每一个所述的功率变换支路的输出端设置电压或电流传感器，检测各支路的输出端电压电流，也就是每个支路的输出整流处设置电流传感器、电压传感器，检测每一个功率变换支路的输出，当没有输出时，认为该支路故障，此时控制单元可以通过显示屏或报警器发出报警信号，从而实现了对本申请功率拓展支路的故障监控。

在本申请中的方案中，AC整流电路为全波整流电路，用于将低频交流电整流成脉动直流电。

如图所示，功率开关为全桥结构，用于将AC整流电路整流后的脉动直流进行高频切换。

变压器谐振单元包含主变压器和谐振电感、谐振电容，构成LLC结构。

输出整流电路为全波整流电路，用于将变压器谐振单元输出的高频交流电整流滤波成直流。

本发明通过采用多路功率变换电路，在输出结点汇流，并使用同一个控制电路对系统进行控制、保护，从而实现在原有开关电源基础上功率扩展。采用两路分别包含AC整流、功率开关、变压器谐振单元、输出整流等的功率变换电路，配合一个从输出取样并提供驱动信号给功率开关的控制电路，将交流电转变成直流电。电路系统中，两路功率变换电路从控制电路获得的驱动信号完全一致，即变压器谐振单元向次级传递能量的过程完全相同。控制电路可以取样电压信号也可以取样电流信号，分别对应恒压源和恒流源。

一种开关电源功率扩展的方法，包括多路功率变换电路和一个控制单元。所述电源系统将交流电经过AC整流，通过功率开关和变压器谐振单元，传递到次级，经过输出整流后变成直流电。

所述AC整流为全波整流，将低频交流电整流成脉动直流。

功率开关为全桥结构，整流后的脉动直流进行高频切换。

变压器谐振单元包含主变压器和谐振电感、谐振电容，构成LLC结构。可选的，主变压器、谐振电容、隔直电容，构成LCC结构。可选的，变压器次级带抽头

输出整流为全波整流，将高频交流电整流滤波成直流。

控制电路通过取样输出电压，并根据取样值和参考比较，输出脉冲宽度调制(PWM)信号到功率开关进行高频变换。可选的，控制电路通过取样电流信号，并根据取样值和参考比较，输出脉冲宽度调制(PWM)信号到功率开关进行高频变换。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：包括多路功率变换支路、控制电路、输出信号采集电路，所述多路功率变换支路包括AC整流电路、功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路，每路功率变换支路的AC整流电路的输入端输入交流电，所述AC整流电路的输出端依次经过功率开关、变压器谐振单元、整流输出电路后输出功率变换支路的输出端，每个所述的功率变换支路的输出端连接在一起形成开关电源的输出结点；所述输出信号采集电路用于采集输出节点处汇流后的电压或电流信号，其输出端连接至控制电路，所述控制电路的输出端连接至每一个功率变换支路中的功率开关的控制端。

2.如权利要求1所述的一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：所述控制电路包括控制芯片、PWM驱动信号输出电路，所述控制电路的输出端连接PWM驱动信号输出电路，所述PWM驱动信号输出电路输出PWM信号至每个功率变换支路的功率开关的控制端。

3.如权利要求1或2所述的一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：所述AC整流电路为全波整流电路，用于将低频交流电整流成脉动直流电。

4.如权利要求1或2所述的一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：所述功率开关为全桥结构，用于将AC整流电路整流后的脉动直流进行高频切换。

5.如权利要求1或2所述的一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：所述变压器谐振单元包含主变压器和谐振电感、谐振电容，构成LLC结构。

6.如权利要求1或2所述的一种开关电源的功率拓展系统，其特征在于：所述整流输出电路为全波整流电路，用于将变压器谐振单元输出的高频交流电整流滤波成直流。

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