一种适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源，尤其涉及实现宽输入电压范围的高效率隔离开关电源。
【背景技术】
[0002]传统的宽输入电压范围隔离开关电源通常选用普通桥式变换器作为主拓扑结构。为保证变换器能在全输入电压范围内稳定工作，变换器设计时的稳态工作点通常只能选择在最恶劣工况处。因此为了平衡变换器的实用性与成本，当变换器工作在极端状态下不仅动态响应及稳定性较差，同时变换器的效率相比正常状态下也大幅降低。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种宽输入电压范围的高效率隔离开关电源。其中高频隔离变压器包含两个原端绕组及一个副端绕组，通过控制开关管的通断改变变换器的原端等效绕组以实现开关电源在整个宽电压输入范围内的高效率工作。
[0004]本发明具体通过如下技术方案实现:
一种适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源，其包括高频隔离变换器和变换器逻辑控制电路，其中，高频隔离变压器包括两个原端绕组IijPn2、一个副端绕组113以及六个开关管Q1~Q6 ;所述变换器逻辑控制电路连接开关管Q1~Q6的栅极；Q1的源极连接第一原端绕组H1的同名端，Ql的漏极连接输入电压的一端；Q2的漏极连接第一原端绕组Ii1的同名端，Q2的源极连接输入电压的另一端；Q3的源极连接第二原端绕组n2的同名端，Q3的漏极连接Ql的漏极；Q4的漏极连接第二原端绕组n2的同名端，Q4的源极连接Q2的源极；Q5的源极连接第二原端绕组H2的异名端，Q5的漏极连接Ql的漏极；Q6的漏极连接第二原端绕组H2的异名端，Q6的源极连接Q2的源极；通过变换器逻辑控制电路控制开关管的通断来改变变换器的原端等效绕组以实现所述开关电源在整个宽电压输入范围内的高效率工作。
[0005]当输入电压较低时，开关管Q1-Q4工作在普通全桥模式状态，开关管Q5及Q6处于持续关断状态。变换器等效原端绕组为Ill，此时变换器升压比较高。
[0006]当输入电压升高时，开关管Ql、Q2、Q5及Q6工作在普通全桥模式状态，开关管Q3及Q4处于持续关断状态。变换器等效原端绕组为η1+η2，此时变换器升压比较之前模式有所降低。
[0007]当输入电压继续升高，变换器进入半桥工作状态，此时开关管Ql及Q2工作在半桥模式，开关管Q3、Q4及Q5关断，开关管Q6持续导通。变换器等效原端绕组为IiJn2，但由于半桥工作模式，因此变换器此时升压比最低。
[0008]本发明的有益效果是:本发明提供的适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源，包括高频隔离变换器和变换器逻辑控制电路。其中高频隔离变换器包含两个原端绕组、一个副端绕组以及六个开关管，通过变换器逻辑控制电路控制开关管的通断来改变变换器的原端等效绕组以实现所述高效率开关电源在整个宽电压输入范围内的高效率工作。该高效率隔离开关电源结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的电路原理图。
[0010]
【具体实施方式】
[0011]如附图1所示，本发明的适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源，其包括高频隔离变换器和变换器逻辑控制电路，其中，高频隔离变压器包括两个原端绕组叫和η 2、一个副端绕组113以及六个开关管Q1~Q6 ;所述变换器逻辑控制电路连接开关管Q1~Q6的栅极；Q1的源极连接第一原端绕组H1的同名端，Ql的漏极连接输入电压的一端；Q2的漏极连接第一原端绕组!^的同名端，Q2的源极连接输入电压的另一端；Q3的源极连接第二原端绕组H2的同名端，Q3的漏极连接Ql的漏极；Q4的漏极连接第二原端绕组η 2的同名端，Q4的源极连接Q2的源极；Q5的源极连接第二原端绕组n2的异名端，Q5的漏极连接Ql的漏极；Q6的漏极连接第二原端绕组n2的异名端，Q6的源极连接Q2的源极；通过变换器逻辑控制电路控制开关管的通断来改变变换器的原端等效绕组以实现所述开关电源在整个宽电压输入范围内的高效率工作。
[0012]当输入电压较低时，开关管Q1-Q4工作在普通全桥模式状态，开关管Q5及Q6处于持续关断状态。变换器等效原端绕组为Ill，此时变换器升压比较高。
[0013]当输入电压升高时，开关管Ql、Q2、Q5及Q6工作在普通全桥模式状态，开关管Q3及Q4处于持续关断状态。变换器等效原端绕组为η1+η2，此时变换器升压比较之前模式有所降低。
[0014]当输入电压继续升高，高频隔离变换器进入半桥工作状态，此时开关管Ql及Q2工作在半桥模式，开关管Q3、Q4及Q5关断，开关管Q6持续导通。变换器等效原端绕组为ηι+η2，但由于半桥工作模式，因此变换器此时升压比最低。
[0015]开关管Q1~Q6的源极和漏极之间有阻尼二极管，所述二极管的正极连源极，负极连漏极。主要作用取供一个泄放通路，起到保护开关管的作用。
[0016]第一原端绕组叫及第二原端绕组η 2分别串联隔直电容C览R C Κ2，其中，Cki的一端连接叫的异名端，另一端连接H2的同名端，Ck2的一端连接112的异名端，另一端连接Q6的漏极。开关管Q5串联辅助二极管Daux，Daux的正极连接Q5的源极，Daux的负极连接Q6的漏极。Daux的作用是防止开关管Q1~Q4工作在普通全桥模式状态时，绕组n2上感应出的电流通过关断的开关管Q5的反并联体二极管形成环流。
[0017]本发明的适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源还包括输出电感(L)、二极管整流桥(DB)、输出电容(C)、输出负载(Ro)，副端绕组113的输出经过二极管整流桥和输出电感后输出给输出负载(Ro)，所述输出电容(C)与所述输出负载(Ro)并联。
[0018]变换器逻辑控制电路通过改变变换器的工作模式，使其在不同的输入电压范围内工作在不同的工作模式下，实现了开关电源在全输入电压范围内的高效率工作。该开关电源对于太阳能发电及超级电容储能等大功率、款输入电压范围的工作场合，具有十分重要的意义。
[0019]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源，其包括高频隔离变换器和变换器逻辑控制电路，其特征在于:所述高频隔离变压器包括两个原端绕组η#Ρη2、一个副端绕组113以及六个开关管Q1~Q6 ;Q1的源极连接第一原端绕组Ii1的同名端，Ql的漏极连接输入电压的一端；Q2的漏极连接第一原端绕组Ii1的同名端，Q2的源极连接输入电压的另一端；Q3的源极连接第二原端绕组n2的同名端，Q3的漏极连接Ql的漏极；Q4的漏极连接第二原端绕组H2的同名端，Q4的源极连接Q2的源极；Q5的源极连接第二原端绕组η 2的异名端，Q5的漏极连接Ql的漏极；Q6的漏极连接第二原端绕组n2的异名端，Q6的源极连接Q2的源极；通过变换器逻辑控制电路控制开关管的通断来改变变换器的原端等效绕组以实现所述开关电源在整个宽电压输入范围内的高效率工作。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于:所述变换器逻辑控制电路连接开关管Q1~Q6的栅极。
3.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于:所述开关管Q1~Q6的源极和漏极之间有阻尼二极管，所述二极管的正极连源极，负极连漏极。
4.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于:第一原端绕组ni及第二原端绕组H2分别串联隔直电容C K1及C K2，其中，Cki的一端连接η啲异名端，另一端连接η 2的同名端，Ck2的一端连接η 2的异名端，另一端连接Q6的漏极。
5.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于:所述开关管Q5串联辅助二极管Daux，Daux的正极连接Q5的源极，Daux的负极连接Q6的漏极。
6.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于:所述开关电源还包括输出电感L、二极管整流桥DB、输出电容C以及输出负载Ro，副端绕组n3的输出经过二极管整流桥DB和输出电感L后输出给Ro，所述输出电容C与所述输出负载Ro并联。
7.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于:当输入电压较低时，开关管Q1-Q4工作在普通全桥模式状态，开关管Q5及Q6处于持续关断状态，变换器等效原端绕组为Ii1，此时变换器升压比较高；当输入电压升高时，开关管Ql、Q2、Q5及Q6工作在普通全桥模式状态，开关管Q3及Q4处于持续关断状态，变换器等效原端绕组为ηι+η2，此时变换器升压比较之前模式有所降低；当输入电压继续升高，变换器进入半桥工作状态，此时开关管Ql及Q2工作在半桥模式，开关管Q3、Q4及Q5关断，开关管Q6持续导通，变换器等效原端绕组为ηι+η2，但由于半桥工作模式，因此变换器此时升压比最低。
【专利摘要】本发明提供了一种适用于宽电压范围输入的高效率隔离开关电源，包括高频隔离变换器和变换器逻辑控制电路。其中高频隔离变换器包含两个原端绕组、一个副端绕组以及六个开关管，通过变换器逻辑控制电路控制开关管的通断来改变变换器的原端等效绕组以实现所述高效率开关电源在整个宽电压输入范围内的高效率工作。该高效率隔离开关电源结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。
【IPC分类】H02M3-335
【公开号】CN104716843
【申请号】CN201510115200
【发明人】张东来, 谷雨
【申请人】哈尔滨工业大学深圳研究生院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月16日