CN216056817U

CN216056817U - 一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源

Info

Publication number: CN216056817U
Application number: CN202121761172.2U
Authority: CN
Inventors: 张征熊
Original assignee: Anhui Hengfu Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Hengfu Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2031-07-30

Abstract

一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，包括输入整流滤波电路、三管串联型开关电路、输出整流滤波电路、输出检测反馈放大电路、输出延时关断电路和PWM控制电路，所述输入整流滤波电路、输出整流滤波电路以及PWM控制电路均与三管串联型开关电路电性连接，所述输出整流滤波电路通过输出检测反馈放大电路与输出延时关断电路连接；所述三管串联型开关电路包括驱动供电电源电路、驱动级电路、叠加电路和电压钳位电路，所述驱动级电路一端连接所述驱动供电电源电路，另一端连接至叠加电路，所述叠加电路与所述电压钳位电路电性连接；设置高压MOSFET三管串联开关型电路和输出延时关断电路来提高高压输入时元件可靠性。

Description

一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源

技术领域

本实用新型属于稳压电源技术领域，特别涉及一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源。

背景技术

光伏发电是发展最为迅速的一种绿色能源。在太阳能光伏发电系统中，光伏电池的特性随光照强度变化的幅度较大，所以系统的控制用开关电源应具备超宽范围交流电压变化情况下输出稳定的直流电压能力，即应该有一个相当宽的输入交流工作电压范围，这样在太阳光线很弱的情况下仍能保证控制系统的正常工作。光伏逆变发电系统高压电网输入辅助开关稳压电源，为太阳能光伏发电控制系统、驱动系统和各种采样电路等供电。在光伏发电系统中产生的交流电压范围为640VAC-1040VAC，经过电源变换后输出稳定电压，提供给各控制系统工作。

三管反激型开关稳压电源采用反激式拓扑的形式，相当宽的电压输入范围对电源的可靠性设计要求很高，反激式电源变换器设计的关键因素高压开关元件与电源控制集成电路以及高频变压器的连接方式。传统的电路设计无法解决在高电压输入时的元件可靠性和功耗上控制的难题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，具体技术方案如下：

一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，包括输入整流滤波电路、三管串联型开关电路、输出整流滤波电路、输出检测反馈放大电路、输出延时关断电路和PWM控制电路，所述输入整流滤波电路、输出整流滤波电路以及PWM控制电路均与三管串联型开关电路电性连接，所述输出整流滤波电路通过输出检测反馈放大电路与输出延时关断电路连接；

所述三管串联型开关电路包括驱动供电电源电路、驱动级电路、叠加电路和电压钳位电路，所述驱动级电路一端连接所述驱动供电电源电路，另一端连接至叠加电路，所述叠加电路与所述电压钳位电路电性连接。

进一步的，所述驱动供电电源电路包括D21、C13、D20和C12，D21阳极和T1辅助电源绕组的一端相连，C13的负极和地端相通连接于T1辅助电源绕组的另一端，C13的正极和D21的阴极相连，D20的阴极连接C13的正极，D20的阳极连接C13的负极，C12并联在D20的两端。

进一步的，所述驱动级电路包括R32、R33、Q7和Q8，R32的一端连接IC1输出端，另一端连接Q7和Q8的基极，Q7的发射极和Q8的发射极连接，Q7的集电极通过R33串联与C13的正极相连，Q8的集电极接地端。

进一步的，所述叠加电路包括R28、R29、R44、R45、R46、R47、D11、D13、D19、Q3和Q4，Q3的漏极连接于T1主功率绕组的一端，Q3源极和Q4的漏极相连,Q4的源极连接R46和R47并且接地，R44两端分别连接到Q7、Q8发射极和Q4的栅极之间，D19阳极连接C13的正极，D19阴极串联R28且与Q3的栅极连接，R29跨接在Q3的栅极和源极之间，D11和D13的阴极共同连接于Q3的栅极，D11和D13的阳极共同连接于Q3的源极。

进一步的，所述电压钳位电路包括C30、C31、C32、C33、C36、C37、D6、D7、D8和D9，D6的阴极和D19的阴极互相连接，D7、D8、D9和D6形成串联，D9的阳极和地端相连，C30、C31、C32和C33分别并联于D6、D7、D8和D9的两端，C36一端连接D6的阴极，另一端连接D7的阳极，C37一端连接D8的阴极，另一端连接D9的阳极。

进一步的，所述输出延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路以及关断电路；所述电流比较放大器电路的一端连接至反激光电路、另一端连接至延时锁定电路，所述延时锁定电路电性连接至所述关断电路，所述延时锁定电路用以将锁紧电压输出至关断电路。

本实用新型的有益效果是：

设置高压MOSFET三管串联开关型电路和输出延时关断电路来提高高压输入时元件可靠性以及功耗控制的准确性，能够稳定输入高压，且输出过载时能够进行关断保护电路。

附图说明

图1示出了本实用新型的开关稳压电源电路原理图；

图2示出了本实用新型的三管串联型开关电路原理图；

图3示出了本实用新型的输出延时关断电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，包括输入整流滤波电路、三管串联型开关电路、输出整流滤波电路、输出检测反馈放大电路、输出延时关断电路和PWM控制电路，所述输入整流滤波电路、输出整流滤波电路以及PWM控制电路均与三管串联型开关电路电性连接，所述输出整流滤波电路通过输出检测反馈放大电路与输出延时关断电路连接；

如图2所示，所述三管串联型开关电路包括驱动供电电源电路、驱动级电路、叠加电路和电压钳位电路，所述驱动级电路一端连接所述驱动供电电源电路，另一端连接至叠加电路，所述叠加电路与所述电压钳位电路电性连接。

首先是驱动供电电源电路，二极管D21阳极和T1的辅助电源绕组的一端相连，电解电容C13的正极和D21的阴极相连。电解电容C13的负极和地端相通连接在T1的辅助电源绕组的另一端。稳压二极管D20的阴极连接电解电容C13的正极。阳极连接电解电容C13的负极。吸收电容并联在D20的两端。由变压器T1辅助电源绕组，D21、C13、D20、C12共同组成驱动供电电源电路。

可配置参数D21 HER105、D200.5W/18V稳压管，C13为35V/470UF C12为100V/0.1UF。

第二个驱动级电路，电阻R32的一端连接IC1的PWMout输出，另一端连接在Q7 NPN三极管和Q8 PNP三极管的基极。Q7,Q8的发射极连接在一起。Q7的集电极通过R33串联电阻与C13的正极相连，Q8的集电极接在地端。由R32、R33、Q7、Q8共同组成了驱动级电路。

第三个叠加电路，高压MOSFET Q3的漏极连接到T1的主功率绕组的一端，源极和高压MOSFET Q4的漏极相连。Q4的源极通过过流电阻R46,R47和地端相连。R44两端分别连接到Q7,Q8发射极和Q4的栅极之间。二极管D19阳极连接在C13的正极，阴极通过串联电阻R28连接Q3的栅极。电阻R29跨接在Q3的栅极和源极之间，稳压二极管D11和二极管D13的阴极共同连接在Q3的栅极。而稳压二极管D11和二极管D13的阳极共同连接在Q3的源极。由R28、R29、R44、R45、R46、R47、D11、D13、D19、Q3、Q4共同组成了叠加电路。

可配置参数R28为0.25W/4.7R，R29为0.25W/10K，R44为0.25W/4.7R，R45为0.25W/10K,R47、R46为0.82R/2W，D11为0.5W/15V，D13为1N4148，D19为SF1600，Q3、Q4为STW9N150。

第四个电压钳位电路，稳压二极管D6的阴极和二极管D19的阴极互相连接，稳压二极管D7、D8、D9和D6形成串联，D9的阳极和地端相连。吸收电容C30、C31、C32、C33分别并联在D6、D7、D8、D9的两端。吸收电容C36一端连在D6的阴极，另一端连在D7的阳极。吸收电容C37一端连在D8的阴极，另一端连在D9的阳极。由C30、C31、C32、C33、C36、C37、D6、D7、D8、D9共同组成电压钳位电路。

可配置参数C30、C31、C32、C33、C36、C37为1KV/100PF。D6、D7、D8、D9为P6KE400A。

反激变换器的功率开关元件的耐压值由输入最大电压，变压器次级反射电压，变压器初级漏感引起的尖峰电压叠加而成，本开关电源的输入最低交流电压为640VAC，最高1040VAC输出直流25V，变压器匝比5.4：1，反射电压130V，漏感尖峰电压150V，功率MOSFET的耐压必须达到2000V才能确保安全。

在应用中由3只900V耐压的MOSFET Q1,Q3,Q4进行三管串联连接，达到2000V耐压要求。

下管Q4接收到驱动级的关断信号(低电平)，其漏极D的电压在变压器初级绕组作用下开始上升，并同时D13,R28为箝位电路的电容充电，充电电压达到箝位二极管D6-D9设定的900V电压后，Q3的栅极电压反向偏置，Q3也截止关断，这就达到了下管Q4的最大耐压不超过900V的目的。

如图3所示，所述输出延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路以及关断电路；所述电流比较放大器电路的一端连接至反激光电路、另一端连接至延时锁定电路，所述延时锁定电路电性连接至所述关断电路，所述延时锁定电路用以将锁紧电压输出至关断电路。

高压宽范围输入双正激开关电源在过载状态下工作(打嗝保护，输出短路引起过高的尖峰电压)极易引起功率MOSFET耐压超标，导致故障，所以此开关电源加了输出过载延时关断电路，确保安全。

对于电流比较放大器子电路，供电电容C14的正极通过电阻R59连接到可编程稳压器IC4的阴极，稳压二极管D18反向并联在电解电容C14的两端，IC4的可编程基准端口和其阴极相连，阳极接地端。C27并联在IC4的阴极和阳极之间。IC3B比较器的反相输入端通过R60和IC4的阴极相连。电阻R62、R61分别接在IC3B比较器的反相输入端与地端间。IC3B比较器的同相输入端通过电阻R63连接到过流电阻R49、R50互相并联。C26并联在IC3B比较器的同相输入端和反相输入端之间。C25跨接在IC3B输出端和反相输入端之间。

由R49、R50、R59、R60、R61、R62、R63、C14、C25、C26、C27、D18、IC3B、IC4共同组成电流比较放大器电路。

可配置参数R50、R49：0.05R 2W；R59：0.16W 2K；R60：0.16W 100K,；R62：0.16W4.3K；R61：0.16W 33K；C14：25V 100UF；C25：100V 0.1UF；

C26：100V 1NF：C27：100V 0.1UF；D18：0.5W 12V；IC3B LM358；IC4 AZ431。

对于延时锁定子电路，IC3A反相输入端接在IC4的阴极，IC3A同相输入端通过电阻R65和IC3A的输出端相连，二极管D15的阴极连接到IC3A同相输入端，D15阳极连接IC3A的输出端，二极管D16阴极通过电阻R66连接在光藕PC2的次级一端部分，光藕PC2的次级另一端部分接地。PC2次级两端之间并联吸收电容C34。IC3A电源端口并联吸收电容C15，C15的其中一端接在地端。

由R65、R66、C15、C28、C34、D15、D16、IC3A组成的延时锁定电路。

可配置参数R65：0.16W 200K；R66：0.16W 100R；C15：100V 0.47UF；C28：100V22NF；C34：100V 0.1UF；D15、D161N4148；IC3A LM358。

对于隔离关断子电路，光藕PC2的初级一端通过R38与IC1的VCC部分相连。VCC通过R42,R40分别连接到Q6 PNP三极管的发射极和基极。Q6的基极通过R41连接至Q5 NPN三极管的集电极，Q6的集电极和Q5的基极相连。Q5基极连接D10的阴极，D10阳极分别连接至PC2光藕初级的另一端，和R9电阻的一端，R9的另一端接地。Q5的发射极连接至地端，电阻R39跨接在Q5的基极和发射极之间，C29并联在R29电阻两端。

由R9、R38、R39、R40、R41、R42、C29、D10、Q5、Q6、PC2、IC1共同组成的隔离关断电路。

可配置参数R9：0.16W 10K；R38：0.16W 1K；R39：0.16W 10K；R40：0.16W 12K；R41：0.16W 15R；R42：0.16W 10K；C29：100V 0.1UF；D10：1N4148；PC2：CNY66B；IC1：UC3842；Q5：2SC1815；Q6：2SA1015。

R49、R50检测输出电流，加到电流比较器同相端，与反相端由IC4及周边元件组成的基准电压比较，输出电流达到过载设定值时，比较器输出高电平，通道R65、C28的积分电路加到IC3A的锁定比较器，锁定电压通过PC2加到互补晶体管电路将IC1的Vcc供电拉低，开关电源控制器IC1停止工作，电源关闭。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，其特征在于：包括输入整流滤波电路、三管串联型开关电路、输出整流滤波电路、输出检测反馈放大电路、输出延时关断电路和PWM控制电路，所述输入整流滤波电路、输出整流滤波电路以及PWM控制电路均与三管串联型开关电路电性连接，所述输出整流滤波电路通过输出检测反馈放大电路与输出延时关断电路连接；

2.根据权利要求1所述的一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，其特征在于：所述驱动供电电源电路包括D21、C13、D20和C12，D21阳极和T1辅助电源绕组的一端相连，C13的负极和地端相通连接于T1辅助电源绕组的另一端，C13的正极和D21的阴极相连，D20的阴极连接C13的正极，D20的阳极连接C13的负极，C12并联在D20的两端。

3.根据权利要求2所述的一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，其特征在于：所述驱动级电路包括R32、R33、Q7和Q8，R32的一端连接IC1输出端，另一端连接Q7和Q8的基极，Q7的发射极和Q8的发射极连接，Q7的集电极通过R33串联与C13的正极相连，Q8的集电极接地端。

4.根据权利要求3所述的一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，其特征在于：所述叠加电路包括R28、R29、R44、R45、R46、R47、D11、D13、D19、Q3和Q4，Q3的漏极连接于T1主功率绕组的一端，Q3源极和Q4的漏极相连,Q4的源极连接R46和R47并且接地，R44两端分别连接到Q7、Q8发射极和Q4的栅极之间，D19阳极连接C13的正极，D19阴极串联R28且与Q3的栅极连接，R29跨接在Q3的栅极和源极之间，D11和D13的阴极共同连接于Q3的栅极，D11和D13的阳极共同连接于Q3的源极。

5.根据权利要求4所述的一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，其特征在于：所述电压钳位电路包括C30、C31、C32、C33、C36、C37、D6、D7、D8和D9，D6的阴极和D19的阴极互相连接，D7、D8、D9和D6形成串联，D9的阳极和地端相连，C30、C31、C32和C33分别并联于D6、D7、D8和D9的两端，C36一端连接D6的阴极，另一端连接D7的阳极，C37一端连接D8的阴极，另一端连接D9的阳极。

6.根据权利要求1所述的一种高压电网输入串联三管反激型开关稳压电源，其特征在于：所述输出延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路以及关断电路；所述电流比较放大器电路的一端连接至反激光电路、另一端连接至延时锁定电路，所述延时锁定电路电性连接至所述关断电路，所述延时锁定电路用以将锁紧电压输出至关断电路。