专利名称：一种带环路的直流变换电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源电路，尤其涉及一种高效的带环路的直流变换电路。
背景技术：
目前在DC-DC (直流转直流)电源领域，主要的控制方式分为两种闭环和开环；闭环控制是指电源输出端设有取样电路，将输出电压大小反馈给控制电路，控制电路根据反馈信号的大小调节PWM占空比，从而实现输出电压的稳压。开环控制是指没有反馈控制环节，主要应用于不调节占空比的场合(往往是满占空比工作，转换效率比较高)，由隔离变压器的匝数比确定输出电压值。闭环控制由于需要采样电路和反馈电路，其成本相对开环控制要高，但其控制的精度要好；开环控制没有采样反馈电路，其成本要低于闭环控制，但其输出电压的调整率等性能要差于闭环控制。对于正激式隔离电源来说，占空比大的话，隔离变压器原副边的匝比就可以设置大，则原边电流就小，即原边损耗会降低；由于选择大占空比的工作状态，在常规条件下缠绕的变压器的效率也会相应变高，特别对于大功率的电源来讲，占空比大对效率的提升是很明显的。另外，开关电源开关管的损耗由截止损耗、通态损耗、开启损耗、关断损耗组成。截止时，由于电流极小，故截止损耗极小，通态时，虽然电流很大，但开关管导通阻抗较小，故通态损耗也很小；而开关开启和关断过程中，由于高压与大电流重叠，管耗是很大的，尤其是关断损耗，由于开关承受的电压与电流都处于最大状态，所以此时的管耗最为突出。如果占空比较小，关断时间与脉宽之比则增大，故管耗也增加，效率会降低。由于占空比越大相对效率就越高，因此在实际设计中应选择尽可能大的占空比，如果占空比接近1则是最理
术目的
> LH、U J O业界DC-DC模块的输入电压范围集中在36-75V，输入电压变化范围大的开关电源模块要比输入电压变化范围小的效率低，避免输入电压大范围变化或尽可能的避免不必要的输入电压变化裕量是提高开关电源效率的最简单方法之一。而在实际使用中DC-DC电源模块供电范围大部分较窄，如50V士2V供电，这样对于36-75V范围内的闭环电路来讲，其工作在50V士2V内由于占空比受到限制(输入电压越低占空比越大，故最大占空比不出现在50V 士 2V内)，必然会导致其整体效率偏差；另一方面，对于输出电压精度要求高的场合， 采用开环控制又难以达到要求，市场亟需一种输入电压范围宽泛，PWM占空比高，电源变换效率高的直流变换电路。
发明内容
本发明是要解决现有技术的上述问题，提出一种输入电压范围宽泛，PWM控制的占空比高，电源变换效率高的直流变换电路。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种带环路的直流变换电路，其包括直流输入端和直流输出端，耦合连接在直流输入端与直流输出端之间的变压器，串接在直流输入端与变压器原边之间的逆变电路，串接在直流输出端与变压器副边之间的整流电路，连接直流输出端以反馈电压信号的取样电路，连接取样电路将所述电压信号同预设参考值做比较并据此发出调整信号的比较电路，连接比较电路运算调整信号向所述逆变电路控制端发出脉宽调制信号的脉宽调制控制电路。所述比较电路与脉宽调制控制电路之间还设有隔离电路。所述逆变电路和整流电路采用场效应管。所述逆变电路采用全桥逆变电路，所述整流电路采用同步整流电路。与现有技术相比，本发明输入电压范围宽泛，既具有闭环控制的高精度特点，又能够像开环控制一样充分利用PWM占空比，使效率达到最大化，故此本发明具有广阔的市场前景。
下面结合附图和实施例对本发明作出详细的说明，其中 图1为本发明较佳实施例的电路图2为本发明较佳实施例的原理框图； 图3为传统开环直流变换电源的输出特性图； 图4为传统闭环控制模式的电源输出特性图； 图5为本发明较佳实施例的电源输出特性图。
具体实施例方式本发明揭示了一种带环路的直流变换电路，其包括直流输入端和直流输出端，耦合连接在直流输入端与直流输出端之间的变压器，串接在直流输入端与变压器原边之间的逆变电路，串接在直流输出端与变压器副边之间的整流电路，连接直流输出端以反馈电压信号的取样电路，连接取样电路将所述电压信号同预设参考值做比较并据此发出调整信号的比较电路，连接比较电路运算调整信号向所述逆变电路控制端发出脉宽调制信号的脉宽调制控制电路。参看图2示出的较佳实施例的原理框图，比较电路与脉宽调制控制电路之间还设有隔离电路。逆变电路和整流电路采用场效应管。所述逆变电路采用全桥逆变电路，所述整流电路采用同步整流电路。在其它实施例中，逆变电路还可以采用半桥逆变电路，整流电路还可以采用二极管整流电路。本发明主要针对实际工作输入电压范围较窄(如50V士2V供电)的情况，使用分段闭环(半闭环)形式控制环路，即环路设置为临近实际工作电压的下限电压时，将占空比调节到最大，则能在保证实际工作中输出电压精度高的同时实现效率的最大化。参看图1示出的电路图，直流输入端为左上角Vin+和Vin-，直流输出端为右上角Vout+和Vout-，变压器是中间的Tl，全桥逆变电路由Q1-Q4构成，同步整流电路由Q5-Q8构成，取样电路由串接在Vout+和地之间的R78和R81构成，比较电路由U7和UlO构成，隔离电路由光耦Ull构成，脉宽调制控制电路由U3构成。工作中，直流电能由直流输入端输入，经全桥逆变电路变换为脉冲波，再经变压器变换不同幅值的脉冲波，再经同步整流电路整流为直流，最后经直
4流输出端输出。接在直流输出端上的取样电路对输出电压进行取样，同基准UlO进行比较， 比较得到的电压控制光耦Ull的电流大小，光耦Ull输出的调整信号(VERR)送到脉宽调制控制器U3，U3经过运算输出相应的PWM信号，PWM信号控制全桥逆变电路的导通，即开关管的占空比，从而实现输出电压的闭环控制。以图1示出的较佳实施例加以说明，该电源的输入电压范围36-75V，实际工作时输入电压范围为50V士2V，要求在此范围内输出电压在12V士 IV范围内并且稳压输出。以输入欠压点在36V左右的电源来讲，可以设置成50V士2V范围内闭环工作，低于48V时则实现满占空比开环工作直到输入36V欠压保护前；传统开环控制模式的电源输出特性如图3所示，传统闭环控制模式的电源输出特性如图4所示，本发明的电源输出特性如图5所示。开环控制的输出电压正比输入电压，对比图4和图5的输出特性，可以看出在实际工作的电压范围50V士2V内，模块输出特性相同，由于图5的占空比较大，故其效率要优于图4对应的电源模块。设计时，首先设置好变压器Tl的匝比；实际工作电压为50V 士 2V，要得到的输出电压为12V士 IV，则变压器Tl匝比设置为4:1，匝比变大则输出电压无法满足要求；匝比变小则输入电压下限时占空比没有达到最大，效率会偏低。另一方面，如果变压器匝比取值为分数，则变压器的窗口利用率降低，铜损加大，效率会有损失，此时输入电压下限时满占空比理论上的输出电压为12V。其次，视具体情况可以调整闭环控制电路设定的输出电压整定点，在变压器匝比设置为4 1后，由于电源效率不会达到100%，则输出电压会比12V偏低，此时如果整定点仍设置在12V，则在输入电压下限的48V时输出电压难以维持12V电压恒定输出；改动反馈取样电路的R78和R81比例，可以将输出电压整定点进行调整，可将整定点设置在11. 5V (若效率大于96%)，这样在实际工作电压范围内，输出电压能够稳定在所设置的整定点。在36-48V的工作电压范围内，由于占空比已经达到最大，则输出电压随着输入电压的下降而降低。通过上述设置确定的电路参数，既可以充分利用变压器的匝比和电源占空比，又使得实际工作电压范围内的性能得到保证，同时效率有较大幅度提高。以上描述了本发明的较佳实施方式，但是本技术领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。都落入本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种带环路的直流变换电路，包括直流输入端和直流输出端，其特征在于还包括 耦合连接在直流输入端与直流输出端之间的变压器，串接在直流输入端与变压器原边之间的逆变电路， 串接在直流输出端与变压器副边之间的整流电路， 连接直流输出端以反馈电压信号的取样电路，连接取样电路将所述电压信号同预设参考值做比较并据此发出调整信号的比较电路，连接比较电路运算调整信号向所述逆变电路控制端发出脉宽调制信号的脉宽调制控制电路。
2.如权利要求1所述的直流变换电路，其特征在于所述比较电路与脉宽调制控制电路之间还设有隔离电路。
3.如权利要求1所述的直流变换电路，其特征在于所述逆变电路和整流电路采用场效应管。
4.如权利要求1所述的直流变换电路，其特征在于所述逆变电路采用全桥逆变电路， 所述整流电路采用同步整流电路。
全文摘要
本发明公开了一种带环路的直流变换电路，其包括直流输入端和直流输出端，耦合连接在直流输入端与直流输出端之间的变压器，串接在直流输入端与变压器原边之间的逆变电路，串接在直流输出端与变压器副边之间的整流电路，连接直流输出端以反馈电压信号的取样电路，连接取样电路将所述电压信号同预设参考值做比较并据此发出调整信号的比较电路，连接比较电路运算调整信号向所述逆变电路控制端发出脉宽调制信号的脉宽调制控制电路。与现有技术相比，本发明输入电压范围宽泛，既具有闭环控制的高精度特点，又能够像开环控制一样充分利用PWM占空比，使效率达到最大化，故此本发明具有广阔的市场前景。
文档编号H02M3/335GK102510219SQ20111036500
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者徐鹏华, 曹云, 李静 申请人:深圳威迈斯电源有限公司