电源电路以及电源装置的制作方法

1.本技术属于电源电路技术领域，尤其涉及一种电源电路以及电源装置。


背景技术：

2.目前，传统的电源是向电路或电子电气设备提供电能的装置(或系统)。根据电源输出电能形式的不同，一般可分为直流电源和交流电源；根据输出电压等级的不同，一般又可分为低压电源和高压电源；根据应用领域(或用电设备)不同，还可分为通信电源、航空电源、军用特种电源等。
3.对于交流电源而言，其输出电压或电流的波形一般为正负交替的正弦波，其中，高频交流电源(也称为高频逆变电源)的应用越来越广。传统的高频交流电源的输出为高频正弦波，一般有开关模式或线性放大模式两类。线性放大模式的工作带宽较宽，但工作效率往往较低；开关模式采用逆变电路和电力电子开关器件，工作效率较高。
4.除了输出正弦波的高频交流电源外，另一类能输出方波的高频交流电源近年来也越来越受到重视，特别是输出高压方波的高压脉冲电源。高压方波脉冲电源本质上也是一种高频交流电源，但其输出波形为方波或脉冲电压，且输出电压往往要求比较高。由于技术实现路径不同，因此难以同时实现正弦波和高压方波在同一个电路或系统中产生。
5.现有的采用两种电源的系统方案，以集成和通信控制的方式实现不同波形能量形式的输出，但这种实现方案为系统集成方案，电源均为独立的系统，具有独立的控制器；且需配备一个系统级的总控制器，实现总控制器与两台电源间的通信。除了系统构成复杂、体积庞大、成本高昂等问题外，两种能量形式的输出切换一般采用继电器的切换方式，导致切换时间长，控制不灵活等问题。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种电源电路以及电源装置，旨在解决传统的能够输出多种波形的电源存在的成本高、输出信号切换不便的问题。
7.本技术实施例的第一方面提供了一种电源电路，包括：输入电路，被配置为将输入电压调制为第一工作电压和第二工作电压并输出；低压电路，与所述输入电路连接，被配置为基于所述第一工作电压生成第一输出电压并输出；高压电路，与所述输入电路连接，被配置为基于所述第二工作电压生成第二输出电压并输出；隔离电路，与所述高压电路和所述低压电路连接，用于输出所述第一输出电压，并被配置为当所述高压电路输出所述第二输出电压时，根据预设隔离电压，将所述低压电路与高于所述预设隔离电压的所述第二输出电压进行隔离；控制电路，与所述高压电路和所述低压电路连接，被配置为分别控制所述高压电路和所述低压电路生成所述第一输出电压和所述第二输出电压。
8.其中一实施例中，所述低压电路包括谐振模块，所述谐振模块包括第一开关管、第二开关管和谐振单元，所述第一开关管的第一导通端连接所述输入电路，以接收所述第一工作电压，所述第一开关管的受控端连接所述控制电路，所述第一开关管的第二导通端连
接所述第二开关管的第一导通端并连接所述谐振模块，所述第二开关管的受控端连接所述控制电路，所述第二开关管的第二导通端连接地端；所述谐振单元的输出端连接所述隔离电路，以用于输出谐振电压。
9.其中一实施例中，所述低压电路还包括参考电压模块，所述参考电压模块包括第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的第一导通端连接所述输入电路，以接收所述第一工作电压，所述第三开关管的受控端连接所述控制电路，所述第三开关管的第二导通端连接所述第四开关管的第一导通端并连接所述隔离电路，所述第四开关管的受控端连接所述控制电路，所述第四开关管的第二导通端连接所述地端；所述参考电压模块用于输出差模参考电压，所述差模参考电压用于结合所述谐振电压生成差模正弦电压，所述差模正弦电压即是所述第一输出电压。
10.其中一实施例中，所述高压电路包括第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块；所述第一开关模块的第一端连接所述输入电路，以接收所述第二工作电压，所述第一开关模块的第二端连接所述第二开关模块的第一端并连接所述隔离电路，所述第二开关模块的第二端连接地端；所述第三开关模块的第一端连接所述输入电路，以接收所述第二工作电压，所述第三开关模块的第二端连接所述第四开关模块的第一端并连接所述隔离电路，所述第四开关模块的第二端连接所述地端；所述高压电路用于输出差模方波电压，所述差模方波电压即是所述第二输出电压。
11.其中一实施例中，隔离电路包括第一隔离模块和第二隔离模块，所述第一隔离模块的电压输入端连接所述谐振模块，所述第二隔离模块的电压输入端连接所述参考电压模块，所述第一隔离模块的电压输出端和所述第二隔离模块的电压输出端均连接所述高压电路。
12.其中一实施例中，所述第一隔离模块包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一单向导通器、第二单向导通器、第三单向导通器和第四单向导通器；所述第一分压电阻的第一端连接保护电压端，所述保护电压端用于输出与所述预设隔离电压对应的保护电压，所述第一分压电阻的第二端分别连接所述第一单向导通器的正极和第三单向导通器的正极，所述第一单向导通器的负极连接所述第二单向导通器的正极并连接所述谐振模块，所述第二单向导通器的负极连接所述第二分压电阻的第一端，所述第三单向导通器的负极连接所述第四单向导通器的正极并连接所述高压电路，所述第四单向导通器的负极连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端连接所述地端；所述第二隔离模块与所述第一隔离模块的结构相同；所述第一隔离模块用于输出所述谐振电压并隔离所述谐振模块和所述高压电路，所述第二隔离模块用于输出所述差模参考电压并隔离所述参考电压模块和所述高压电路。
13.其中一实施例中，所述控制电路包括控制单元和若干光电耦合器，所述控制单元通过若干所述光电耦合器分别与所述高压电路、所述低压电路连接，以用于控制生成所述第二输出电压和所述第一输出电压的生成。
14.其中一实施例中，所述输入电路包括整流模块和与所述整流模块连接的第一调压模块和第二调压模块，所述整流模块用于将所述输入电压整流为输入直流电压，所述第一调压模块用于将所述输入直流电压转换为所述第一工作电压，所述第二调压模块用于将所述输入直流电压转换为所述第二工作电压。
15.其中一实施例中，所述控制单元分别与所述第一调压模块、所述第二调压模块和所述隔离电路连接，所述控制单元用于分别配置所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述预设隔离电压。
16.本技术实施例的第二方面提供了一种电源装置，包括如上述的电源电路。
17.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的低压电路可以通过隔离电路输出第一输出电压，当第二输出电压进行输出时，隔离电路可以根据预设隔离电压将高于预设隔离电压的第二输出电压与低压电路隔开，避免第二输出电压损坏低压电路，同时也实现了电源电路的输出由第一输出电压到第二输出电压的无缝切换。
附图说明
18.图1为本技术第一实施例提供的电源电路的原理框图；
19.图2为图1所示的低压电路的电路示意图；
20.图3为图1所示的高压电路的电路示意图；
21.图4为图1所示的高压电路的另一电路示意图；
22.图5为图1所示的隔离电路的电路示意图；
23.图6为本技术第一实施例提供的电源电路的另一原理框图。
24.上述附图说明：100、输入电路；110、整流模块；120、第一调压模块；130、第二调压模块；200、低压电路；210、谐振模块；211、谐振单元；220、参考电压模块；300、高压电路；310、第一开关模块；320、第二开关模块；330、第三开关模块；340；第四开关模块；400、隔离电路；410、第一隔离模块；411、第一单向导通器；412、第二单向导通器；413、第三单向导通器；414、第四单向导通器；420、第二隔离模块；500、控制电路。
具体实施方式
25.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.图1示出了本技术第一实施例提供的电源电路的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
29.一种电源电路，包括：输入电路100、低压电路200、高压电路300、隔离电路400和控制电路500。输入电路100被配置为将输入电压调制为第一工作电压和第二工作电压并输出。低压电路200与输入电路100连接，低压电路200被配置为基于第一工作电压生成第一输出电压并输出。高压电路300与输入电路100连接，高压电路300被配置为基于第二工作电压
生成第二输出电压并输出。隔离电路400与高压电路300和低压电路200连接，隔离电路400用于输出第一输出电压，隔离电路400并被配置为当高压电路300输出第二输出电压时，根据预设隔离电压，将低压电路200与高于预设隔离电压的第二输出电压进行隔离。控制电路500与高压电路300和低压电路200连接，控制电路500被配置为分别控制高压电路300和低压电路200生成第一输出电压和第二输出电压。其中，预设隔离电压大于第一输出电压且小于第二输出电压。
30.需要说明的是，第二工作电压远大于第一工作电压，第二输出电压远大于第一输出电压，在输出第一输出电压时，若需要切换为输出第二输出电压，常规电路需要较长的切换时间，且难以做到无缝切换。而本实施例的隔离电路400可以在由第一输出电压切换到第二输出电压时，接收第二输出电压，并将大于预设隔离电压的第二输出电压与低压电路200进行隔离，避免第二输出电压传输进低压电路200，同时，也可以无需考虑低压电路200是否关断，实现由第一输出电压到第二输出电压的无缝切换。
31.如图2所示，本实施例中，低压电路200包括谐振模块210，谐振模块210包括第一开关管q1、第二开关管q2和谐振单元211，第一开关管q1的第一导通端连接输入电路100，以接收第一工作电压，第一开关管q1的受控端连接控制电路500，第一开关管q1的第二导通端连接第二开关管q2的第一导通端并连接谐振模块210，第二开关管q2的受控端连接控制电路500，第二开关管q2的第二导通端连接地端；谐振单元211的输出端连接隔离电路400，以用于输出谐振电压；第一输出电压包括谐振电压。通过控制第一开关管q1和第二开关管q2的通断可以实现输出带有震荡的谐振电压。具体地，谐振单元211包括谐振电容c1和谐振电感l1，谐振电容c1的第一端连接第一开关管q1的第二导通端，谐振电容c1的第二端连接谐振电感l1的第一端，谐振电感l1的第二段连接隔离电路400。
32.如图2所示，本实施例中，低压电路200还包括参考电压模块220，参考电压模块220包括第三开关管q3和第四开关管q4，第三开关管q3的第一导通端连接输入电路100，以接收第一工作电压，第三开关管q3的受控端连接控制电路500，第三开关管q3的第二导通端连接第四开关管q4的第一导通端并连接隔离电路400，第四开关管q4的受控端连接控制电路500，第四开关管q4的第二导通端连接地端；参考电压模块220用于输出差模参考电压，差模参考电压用于结合谐振电压生成差模正弦电压，差模正弦电压即是第一输出电压。谐振电压和差模参考电压均小于预设隔离电压。
33.其中，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4均为mos管，具体地，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4均可以是nmos管，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4的第一导通端对应nmos管的漏极，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4的第二导通端对应nmos管的源极，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4的受控端对应nmos管的栅极。
34.需要说明的是，通过参考电压模块220生成差模参考电压，差模参考电压从而可以结合谐振电压生成带有正相位和负相位的差模正弦电压。具体的，当在控制电路500的控制下，第一开关管q1导通和第四开关管q4导通，第二开关管q2和第三开关管q3关断时，低压电路200输出正相位的差模正弦电压；当第一开关管q1导通和第四开关管q4关断，第二开关管q2和第三开关管q3导通时，输出负相位的差模正弦电压。
35.如图3所示，本实施例中，高压电路300包括第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340；第一开关模块310的第一端与输入电路100连接，以接收第二工作电压，第一开关模块310的第二端连接第二开关模块320的第一端并连接隔离电路400的第一输出端out1，第二开关模块320的第二端连接地端；第三开关模块330的第一端与输入电路100连接，以接收第二工作电压，第三开关模块330的第二端连接第四开关模块340的第一端并连接隔离电路400的第二输出端out2，第四开关模块340的第二端连接地端；高压电路300用于输出差模方波电压。
36.当在控制电路500的控制下，第一开关模块310和第四开关模块340导通，第二开关模块320和第三开关模块330关断时，高压电路300输出高电平的差模方波电压；当第一开关模块310和第四开关模块340关断，第二开关模块320和第三开关模块330导通时，高压电路300输出低电平的差模方波电压，差模方波电压即是第二输出电压。
37.其中，第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340均为mos管。具体地，第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340均可以是nmos管，第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340的第一导通端对应nmos管的漏极，第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340的第二导通端对应nmos管的源极，第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340的受控端对应nmos管的栅极。
38.如图4所示，第一开关模块310、第二开关模块320、第三开关模块330和第四开关模块340也可以均包括多个依次相连的mos管，以用于分摊电压。
39.如图5所示，本实施例中，隔离电路400包括第一隔离模块410和第二隔离模块420，第一隔离模块410的电压输入端和第二隔离模块420的电压输入端均连接低压电路200，第一隔离模块410的电压输出端和第二隔离模块420的电压输出端均连接高压电路300。
40.其中，第一隔离模块410包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、第一单向导通器411、第二单向导通器412、第三单向导通器413和第四单向导通器414；第一分压电阻r1的第一端连接保护电压端v1，保护电压端v1用于输出与预设隔离电压存在对应关系的保护电压，第一分压电阻r1的第二端分别连接第一单向导通器411的正极和第三单向导通器413的正极，第一单向导通器411的负极连接第二单向导通器412的正极并连接谐振模块210，第二单向导通器412的负极连接第二分压电阻r2的第一端，第三单向导通器413的负极连接第四单向导通器414的正极并连接高压电路300，第四单向导通器414的负极连接第二分压电阻r2的第一端，第二分压电阻r2的第二端连接地端。第一单向导通器411的负极即为第一隔离模块410的电压输入端，第三单向导通器413的负极即为第一隔离模块410的电压输出端(隔离电路400的第一输出端out1)。
41.如图3-5所示，第二隔离模块420与第一隔离模块410的结构相同并设置在参考电压模块220与高压电路300的第三开关模块330的第二端之间，第二隔离模块420的电压输出端(隔离电路400的第二输出端out2)与高压电路300的第三开关模块330的第二端连接，第一隔离模块410的电压输出端用于输出谐振电压，第一隔离模块410用于隔离谐振模块210和高压电路300，第二隔离模块420的电压输出端用于输出差模参考电压，第二隔离模块420用于隔离参考电压模块220和高压电路300。
42.具体的，第一单向导通器411、第二单向导通器412、第三单向导通器413和第四单
向导通器414均可以是一个二极管，也可以是多个首尾相连的二极管，本实施例中每个单向导通器均包括两个首尾相连的二极管。本实施例中，第一分压电阻r1和第二分压电阻r2的阻值相等，使得预设隔离电压为保护电压的一半，当第一分压电阻r1和第二分压电阻r2的阻值之比发生变化，则预设隔离电压与保护电压的大小关系则发生对应变化。
43.需要说明的是，以第一隔离模块410为例，本实施例中，若保护电压为500v，通过第一分压电阻r1和第二分压电阻r2的分压，使得第一隔离模块410的电压输入端和第一隔离模块410的电压输出端的预设隔离电压均为250v，当谐振电压传输至第一隔离模块410后，会将第一隔离模块410的电压输入端拉低至对应的谐振电压，此时第二单向导通器412导通，将第二分压电阻r2的第一端的电压也拉低至谐振电压，同时第四单向导通器414也处于导通状态，使得第一隔离模块410的电压输出端的电压变为谐振电压，实现对谐振电压的无损输出。若此时第一开关模块310的第二端输出的高幅值的电压传输至第一隔离模块410，通过第四单向导通器414将第一分压电阻r1的第一端的电压升高，此时第二单向导通器412的负极的电压大于第二单向导通器412的正极的电压，使得第二单向导通器412关断，实现对谐振模块210和第二输出电压的隔离。即使谐振模块210仍然未关断，但也实现了由谐振电压到第一开关模块310的第二端输出的电压的无缝切换。同理，第二隔离电路400也可以实现对差模参考模块和第二输出电压的隔离，同时也实现了由差模参考电压到第一开关模块310的第二端输出的电压的无缝切换。最终实现由第一输出电压到第二输出电压的无缝切换。
44.本实施例中，控制电路500包括控制单元和若干光电耦合器，控制单元通过若干光电耦合器分别与高压电路300、低压电路200连接，以用于控制生成第二输出电压和第一输出电压生成。具体的，控制单元通过若干光电耦合器分别与高压电路300、低压电路200中的mos管的栅极连接，以用于控制高压电路300、低压电路200中的各个mos管的导通与关断。控制单元可以是单片机或者微处理器。
45.另一实施例中，与本实施例不同的是，所述隔离电路400包括隔离开关，隔离开关可以是传统的高压继电器或高压切换开关，隔离开关的受控端与控制电路500连接，隔离开关的第一导通端与低压电路200连接，隔离开关的第二导通端与高压电路300连接，隔离开关可以在控制电路500的控制下实现低压电路200和高压电路300连通与关断。例如，控制电路可以在高压电路300输出第二输出电压时，同时断开隔离开关，以保护低压电路200。本实施例不再做详细叙述。
46.如图6所示，本实施例中，输入电路100包括整流模块110和与整流模块110连接的第一调压模块120和第二调压模块130。整流模块110用于将输入电压整流为输入直流电压，第一调压模块120用于将输入直流电压转换为第一工作电压，第二调压模块130用于将输入直流电压转换为第二工作电压。整流模块110可以是开关电源拓扑模块，第一调压模块120可以是升压降拓扑模块，第二调压模块130可以是反激式升压模块。
47.如图6所示，本实施例中，控制单元还分别与第一调压模块120、第二调压模块130和隔离电路400连接，控制单元用于分别配置第一工作电压、第二工作电压和预设隔离电压。
48.本技术第二实施例提供了一种电源装置，包括如上述的电源电路，电源装置可以是电能驱动装置，具体可以是医用设备驱动装置，本实施例不限制电源装置的种类。
49.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
50.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
51.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。