專利名稱：具有故障安全特性的電源變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小功率的直流-直流變換器，特別涉及一種具有故障安全特 性的電源變換器。
背景技術(shù)：
為滿足故障安全的關(guān)^^要求，即任何內(nèi)部器件損壞不會(huì)導(dǎo)致電源輸出驅(qū) 動(dòng)電流，小功率直流-直流變換器的電路不能設(shè)計(jì)成單穩(wěn)觸發(fā)器控制外部電 源開關(guān)的方式，因?yàn)樵趩畏€(wěn)觸發(fā)器損壞時(shí)有可能輸出一直使能，進(jìn)而造成外 部電源開關(guān)一直為閉合，這種情況不允許發(fā)生。如圖l所示，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)電路輸入端有脈沖輸入時(shí)，兩個(gè)晶體管進(jìn) 行推挽輸出，經(jīng)變壓器及橋式整流后輸出為直流。當(dāng)輸入不是脈沖時(shí)(可能為-15V， 0V或懸空)，變壓器原邊不會(huì)有交流電流通過，輸出端不會(huì)有 電壓輸出。同理，當(dāng)電路內(nèi)任何器件損壞，在輸入無(wú)脈沖條件下，變壓器原 邊不會(huì)有交流電流通過，輸出端無(wú)電壓輸出。但是，這種電路的主要問題在于由于輸入脈沖頻率低造成變壓器體積過 大，從而使變換器的整體體積偏大，并且輸入電源需要土15VDC雙電源供電。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有故障安全特性的電源變換器， 當(dāng)輸出使能信號(hào)不存在時(shí)輸出端不會(huì)有輸出電壓。:技術(shù)方案如下具有故障安全特性的電源變換器包括微分電路，用于接收低頻輸入脈沖，經(jīng)放大后發(fā)送到低頻隔離變壓器； 低頻整流與濾波電路，接收低頻隔離變壓器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，經(jīng)整流和濾 波后給高頻多諧振蕩電路供電，所述高頻多諧振蕩電路的電源由低頻脈沖提 供，該高頻多諧振蕩電路將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)，高頻信號(hào)經(jīng)放大后發(fā)送到高頻隔離變壓器；高頻整流與濾波電路，接收高頻隔離變壓器發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波 后輸出。優(yōu)選的，所述低頻隔離變壓器包括第四隔離變壓器和第五隔離變壓器， 所述高頻隔離變壓器包括第六隔離變壓器，微分電路包括第三微分電路和第 四微分電路，低頻輸入脈沖包括第一低頻輸入脈沖和第二低頻輸入脈沖，其 中，第三微分電路，用于接收第一低頻輸入脈沖，第一低頻輸入脈沖經(jīng)微分 放大后發(fā)送到第四MOS開關(guān)管，然后發(fā)送到第四隔離變壓器，經(jīng)第四整流 與濾波電路整流和濾波后向第二高頻多諧振蕩電路供電，第二第三微分電路 和第四MOS開關(guān)管由外電源供電；第四微分電路，用于接收第二低頻輸入脈沖，第二低頻輸入脈沖經(jīng)微分 放大后發(fā)送到第五MOS開關(guān)管，然后發(fā)送到第五隔離變壓器，經(jīng)第五整流 與濾波電路整流和濾波后向第二高頻多諧振蕩電路供電，第四微分電路和第 五MOS開關(guān)管由外電源供電；所述第二高頻多諧振蕩電路當(dāng)?shù)谒恼髋c濾波電路和第五整流與濾波 電路都有輸出時(shí)進(jìn)行振蕩，向第二放大電路發(fā)送高頻信號(hào)；第二放大電路，接收第二高頻多諧振蕩電路的高頻信號(hào)，經(jīng)放大后發(fā)送 到第六MOS開關(guān)管，第二放大電路和第六MOS開關(guān)管由外電源供電；第六隔離變壓器，接收第六MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)過第六整流與濾波 電路、第二穩(wěn)壓電路整流和濾波后發(fā)送到第二穩(wěn)壓電路作為輸出。優(yōu)選的，所述第二穩(wěn)壓電路發(fā)送的信號(hào)經(jīng)第二短路保護(hù)電路輸出。優(yōu)選的，所述低頻隔離變壓器包括第一隔離變壓器和第二隔離變壓器， 所述高頻隔離變壓器包括第三隔離變壓器，微分電路包括第 一微分電路和第 二微分電路，低頻輸入脈沖包括第一低頻輸入脈沖和第二低頻輸入脈沖，其 中，
第一微分電路，接收第一低頻輸入脈沖，經(jīng)微分放大后發(fā)送到第一 MOS 開關(guān)管，第一微分電路和第一MOS開關(guān)管由外電源供電；第一隔離變壓器，接收第一MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)變壓后發(fā)送到第一 整流與濾波電路進(jìn)行濾波和整流；第二微分電路，接收第二低頻輸入脈沖，經(jīng)微分放大后發(fā)送到第二MOS 開關(guān)管，第二微分電路和第二MOS開關(guān)管通過第一整流與濾波電路供電；第二隔離變壓器，將第二MOS開關(guān)管發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行變壓并發(fā)送到 第二整流與濾波電路進(jìn)行整流和濾波，向第一高頻多諧振蕩電路供電；第一高頻多諧振蕩電路，接收第二整流與濾波電路進(jìn)行整流和濾波后的 信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)后發(fā)送；第一放大電路，接收第一高頻多諧振蕩電路發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)放大后發(fā)送 到第三MOS開關(guān)管，所述第一放大電路和第三MOS開關(guān)管由外電源供電；第三隔離變壓器，接收第三MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)變壓后發(fā)送到第三 整流與濾波電路，經(jīng)整流和濾波后發(fā)送到第一穩(wěn)壓電路作為輸出。優(yōu)選的，所述第一穩(wěn)壓電路發(fā)送的信號(hào)經(jīng)第一短路保護(hù)電路輸出。本發(fā)明的電源變換器中，由于高頻振蕩器的電源由低頻脈沖提供，所以 整個(gè)電路是故障安全的，即使其中任何器件損壞，都不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出電源。 另外，由于采用低頻率的脈沖信號(hào)作為一個(gè)振蕩電路的電源或觸發(fā)條件，生 成一個(gè)高頻的開關(guān)信號(hào)來(lái)控制高頻開關(guān)管，再由該高頻開關(guān)管來(lái)控制高頻變 壓器，因此減小了變換器的體積。當(dāng)輸入端有脈沖輸入時(shí)，進(jìn)行推4免輸出，經(jīng)變壓器及整流后輸出為直流。 當(dāng)輸入不是脈沖時(shí)(可能為-15V， 0V或懸空)，變壓器原邊不會(huì)有交流 電流通過，輸出端不會(huì)有電壓輸出。同理，當(dāng)電路內(nèi)任何器件損壞，在輸入 無(wú)脈沖條件下，變壓器原邊不會(huì)有交流電流通過，輸出端無(wú)電壓輸出。


圖1現(xiàn)有技術(shù)中的受孩t控制器控制的故障安全DC-DC電源原理圖； 圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例之一的電路原理圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例之二的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
具有故障安全特性的電源變換器中，微分電落接收低頻輸入脈沖，經(jīng)微 分放大后發(fā)送到低頻隔離變壓器；低頻整流與濾波電路，接收低頻隔離變壓 器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后發(fā)送到高頻多諧振蕩電路轉(zhuǎn)換為高頻信 號(hào)，該高頻信號(hào)經(jīng)放大后發(fā)送到高頻隔離變壓器；高頻整流與濾波電路，接 收高頻隔離變壓器發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后形成輸出電源。下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)描述。 優(yōu)選實(shí)施例之一如圖2所示，第一隔離變壓器和第二隔離變壓器為低頻隔離變壓器，第 三隔離變壓器為高頻隔離變壓器，低頻輸入脈沖包括第一低頻輸入脈沖和第 二低頻輸入脈沖，低頻整流與濾波電路包括第一整流與濾波電路和第二整流 與濾波電路，第三整流與濾波電路為高頻整流與濾波電路。第一微分電路和第一MOS開關(guān)管由外電源供電，第一微分電落接收第 一低頻輸入脈沖，經(jīng)微分放大后發(fā)送到第一 MOS開關(guān)管。第一MOS開關(guān) 管判斷輸入的第一低頻輸入脈沖是否符合觸發(fā)條件，如果符合觸發(fā)條件則將 該第一低頻輸入脈沖發(fā)送到第一隔離變壓器。第一隔離變壓器接收第一 MOS開關(guān)管發(fā)送來(lái)的第一低頻輸入脈沖，經(jīng)變壓后發(fā)送到第一整流與濾波 電路進(jìn)行濾波和整流，濾波和整流后的輸出信號(hào)作為第二微分電路和第二 MOS開關(guān)管的電源。第二微分電路接收第二低頻輸入脈沖，經(jīng)微分放大后發(fā)送到第二 MOS 開關(guān)管，第二 MOS開關(guān)管判斷輸入的第二低頻輸入脈沖是否符合觸發(fā)條件， 如果符合觸發(fā)條件則將該第二低頻輸入脈沖發(fā)送到第二隔離變壓器。第二微 分電路和第二 MOS開關(guān)管通過第一整流與濾波電路供電和觸發(fā)。第二隔離變壓器將第二MOS開關(guān)管發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行變壓并發(fā)送到第 二整流與濾波電路進(jìn)行整流和濾波，整流和濾波后的信號(hào)向第一高頻多諧振 蕩電路供電。第一高頻多諧振蕩電路接收到第二整流與濾波電路發(fā)送的信號(hào)
后，進(jìn)行整流和濾波，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)后發(fā)送到第一放大電^各。 第 一放大電路接收到第 一 高頻多諧振蕩電路發(fā)送的信號(hào)后，經(jīng)放大后發(fā)送到第三MOS開關(guān)管。第一放大電路和第三MOS開關(guān)管由外電源供電和觸發(fā)。第三隔離變壓器為高頻隔離變壓器，接收到第三MOS開關(guān)管的信號(hào)后， 變壓發(fā)送到第三整流與濾波電路，經(jīng)整流和濾波后發(fā)送到第一穩(wěn)壓電路，進(jìn) 而經(jīng)第一短路保護(hù)電路輸出，形成輸出電源。本優(yōu)選實(shí)施例中，第一短路保 護(hù)電路輸出的是25V的直流電源。優(yōu)選實(shí)施例之二如圖3所示第四隔離變壓器和第五隔離變壓器為低頻隔離變壓器，第六 隔離變壓器為高頻隔離變壓器，微分電路包括第三微分電路和第四微分電 路，低頻輸入脈沖包括第一低頻輸入脈沖和第二低頻輸入脈沖。第三微分電路用于接收第一低頻輸入脈沖，第一低頻輸入脈沖經(jīng)微分放 大后發(fā)送到第四MOS開關(guān)管，然后發(fā)送到第四隔離變壓器，第三微分電路 和第四MOS開關(guān)管由外電源供電。第四微分電路用于接收第二低頻輸入脈沖，第二低頻輸入脈沖經(jīng)微分放 大后發(fā)送到第五MOS開關(guān)管，然后發(fā)送到第五隔離變壓器，第四微分電路 和第五MOS開關(guān)管由外電源供電。第四整流與濾波電路接收第四隔離變壓器的信號(hào)，將輸入信號(hào)整流和濾 波后發(fā)送到第二高頻多諧振蕩電路，向第二高頻多諧振蕩電路供電。第五整 流與濾波電路，接收第五隔離變壓器的信號(hào)，將輸入信號(hào)經(jīng)整流和濾波后發(fā) 送到第二高頻多諧振蕩電路，向第二高頻多諧振蕩電路供電。第二高頻多諧 振蕩電路當(dāng)?shù)谒恼髋c濾波電路和第五整流與濾波電路都有輸出時(shí)進(jìn)行振 蕩，將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻信號(hào)。第二放大電路接收第二高頻多諧振蕩電路的信號(hào)，經(jīng)放大后發(fā)送到第六 MOS開關(guān)管，第二放大電路和第六MOS開關(guān)管由外電源供電。第六隔離變 壓器接收第六MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)過第六整流與濾波電路整流和濾波后 發(fā)送到第二穩(wěn)壓電路，進(jìn)而經(jīng)第二短路保護(hù)電路形成輸出電源。本優(yōu)選實(shí)施 例中，輸出電源是25V的直流電源。
圖2和圖3所示的優(yōu)選實(shí)施例中，低頻變壓器得到一個(gè)功率很小的電源， 給后級(jí)的高頻多諧振蕩電路供電，該高頻振蕩電路發(fā)出一個(gè)占空比固定的高 頻脈沖，控制后面的高頻變壓器，本電路無(wú)需PWM控制器，開環(huán)控制。由 于高頻振蕩電路的電源由低頻脈沖提供，所以整個(gè)電路是故障安全的，即其 中任何器件損壞，都不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出25V。
權(quán)利要求
1、一種具有故障安全特性的電源變換器，其特征在于，包括微分電路，用于接收低頻輸入脈沖，經(jīng)放大后發(fā)送到低頻隔離變壓器；低頻整流與濾波電路，接收低頻隔離變壓器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后給高頻多諧振蕩電路供電，所述高頻多諧振蕩電路的電源由低頻脈沖提供，該高頻多諧振蕩電路將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)，高頻信號(hào)經(jīng)放大后發(fā)送到高頻隔離變壓器；高頻整流與濾波電路，接收高頻隔離變壓器發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有故障安全特性的電源變換器，其特征在 于，所述低頻隔離變壓器包括第四隔離變壓器和第五隔離變壓器，所述高頻 隔離變壓器包括第六隔離變壓器，微分電路包括第三微分電路和第四微分電 路，低頻輸入脈沖包括第一低頻輸入脈沖和第二低頻輸入脈沖，其中，第三微分電路，用于接收第一低頻輸入脈沖，第一低頻輸入脈沖經(jīng)微分 放大后發(fā)送到第四MOS開關(guān)管，然后發(fā)送到第四隔離變壓器，經(jīng)第四整流 與濾波電路整流和濾波后向第二高頻多諧振蕩電路供電，第二第三微分電路 和第四MOS開關(guān)管由外電源供電；第四微分電路，用于接收第二低頻輸入脈沖，第二低頻輸入脈沖經(jīng)微分 放大后發(fā)送到第五MOS開關(guān)管，然后發(fā)送到第五隔離變壓器，經(jīng)第五整流 與濾波電路整流和濾波后向第二高頻多諧振蕩電路供電，第四微分電路和第 五MOS開關(guān)管由外電源供電；所述第二高頻多諧振蕩電路當(dāng)?shù)谒恼髋c濾波電路和第五整流與濾波 電路都有輸出時(shí)進(jìn)行振蕩，向第二放大電路發(fā)送高頻信號(hào)；第二放大電路，接收第二高頻多諧振蕩電路的高頻信號(hào)，經(jīng)放大后發(fā)送 到第六MOS開關(guān)管，第二放大電路和第六MOS開關(guān)管由外電源供電； 第六隔離變壓器，接收第六MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)過第六整流與濾波 電路、第二穩(wěn)壓電路整流和濾波后發(fā)送到第二穩(wěn)壓電路作為輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真有故障姿全特性的電源變換器，其特征在于，所述第二穩(wěn)壓電路發(fā)送的信號(hào)經(jīng)第二短路保護(hù)電路輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有故障安全特性的電源變換器，其特征在 于，所述低頻隔離變壓器包括第一隔離變壓器和第二隔離變壓器，所述高頻 隔離變壓器包括第三隔離變壓器，微分電路包括第一微分電路和第二微分電 路，低頻輸入脈沖包括第一低頻輸入脈沖和第二低頻輸入脈沖，其中，第一微分電路，接收第一低頻輸入脈沖，經(jīng)微分放大后發(fā)送到第一 MOS 開關(guān)管，第一微分電路和第一MOS開關(guān)管由外電源供電；第一隔離變壓器，接收第一MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)變壓后發(fā)送到第一 整流與濾波電路進(jìn)行濾波和整流；第二微分電路，接收第二低頻輸入脈沖，經(jīng)微分放大后發(fā)送到第二 MOS 開關(guān)管，第二微分電路和第二MOS開關(guān)管通過第一整流與濾波電路供電；第二隔離變壓器，將第二MOS開關(guān)管發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行變壓并發(fā)送到 第二整流與濾波電路進(jìn)行整流和濾波，向第 一 高頻多諧振蕩電路供電；第 一 高頻多諧振蕩電路，接收第二整流與濾波電路進(jìn)行整流和濾波后的 信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)后發(fā)送；第一放大電路，接收第一高頻多諧振蕩電路發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)放大后發(fā)送 到第三MOS開關(guān)管，所述第一放大電路和第三MOS開關(guān)管由外電源供電；第三隔離變壓器，接收第三MOS開關(guān)管的信號(hào)，經(jīng)變壓后發(fā)送到第三 整流與濾波電路，經(jīng)整流和濾波后發(fā)送到第一穩(wěn)壓電路作為輸出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有故障安全特性的電源變換器，其特征在 于，所述第一穩(wěn)壓電路發(fā)送的信號(hào)經(jīng)第一短路保護(hù)電路輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有故障安全特性的電源變換器，包括微分電路，用于接收低頻輸入脈沖，經(jīng)放大后發(fā)送到低頻隔離變壓器；低頻整流與濾波電路，接收低頻隔離變壓器發(fā)送來(lái)的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后給高頻多諧振蕩電路供電，該高頻多諧振蕩電路將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)，高頻信號(hào)經(jīng)放大后發(fā)送到高頻隔離變壓器；高頻整流與濾波電路，接收高頻隔離變壓器發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后輸出。由于高頻振蕩器的電源由低頻脈沖提供，所以整個(gè)電路是故障安全的，即使其中任何器件損壞，都不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出電源。
文檔編號(hào)H02M3/24GK101154890SQ20061011342
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者史洪源, 吳冬書, 弢 王 申請(qǐng)人:北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司