專利名稱：一種單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓輸入低壓輸出領(lǐng)域，優(yōu)選電力及機(jī)車領(lǐng)域，尤其涉及一種單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高壓電源有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用高壓電氣設(shè)備的直流耐壓和泄漏實(shí)驗(yàn)，如電力系統(tǒng)避雷器、電力電纜、變壓器繞組以及發(fā)電機(jī)的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。工業(yè)中通過高壓放電的環(huán)保除塵、污水處理、激光器等。醫(yī)學(xué)方面用于X射線、 CT等大型醫(yī)療設(shè)備?？蒲猩嫌糜诟吣芪锢砗偷入x子體物理、軍事上用于雷達(dá)發(fā)射器和脈沖點(diǎn)火技術(shù)等等?，F(xiàn)代高速列車和城市軌道交通供電電壓也從早期的600VDC和750VDC提高到了 1500VDC，電網(wǎng)電壓的提高對輔助電源DC-DC變換器開關(guān)管電壓等級(jí)提出了更高的要求，給開關(guān)器件的選取帶來了困難。高壓MOSFET其導(dǎo)通阻抗較大，則其導(dǎo)通損耗非常大。通常使用IGBT作為主功率開關(guān)管來降低開關(guān)管的導(dǎo)通損耗。但是由于其存在電流拖尾現(xiàn)象，變換器的開關(guān)頻率較低， 不利于減小變壓器、輸出濾波器的體積和提高系統(tǒng)的功率密度。因此，近年來如何降低高壓場合開關(guān)器件的電壓應(yīng)力成為了現(xiàn)代電力電子技術(shù)研究的熱門課題之一。此外，供電電源的體積和整體的造價(jià)和效率也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。為了降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力，可采用多電平直流變換器。隨著電平數(shù)的增加，箝位二極管和飛跨電容的數(shù)量也相應(yīng)增加，而且飛跨電容電壓的檢測和控制也變得更加復(fù)雜。因此，對于輸入電壓等級(jí)較高的直流變換器，輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(Input Series Output Parallel，簡稱IS0P)型的變換器結(jié)構(gòu)[1，2]得到了廣泛的應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是單
個(gè)變換器的輸入電壓減少至( &為輸人電壓，，為模塊數(shù)目)，輸出電流減少至 4/ (4為輸出電流)，由于電壓應(yīng)力的減少，容易選擇功率器件能，滿足高輸入電壓場合
的需求；每個(gè)模塊只承擔(dān)」Ρσ/ 的功率，便于單個(gè)模塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)；利用交錯(cuò)控制
技術(shù)能夠減少輸出電流紋波、減少輸出濾波器件體積和提高動(dòng)態(tài)性能；使用低電壓等級(jí)的 M0SFET，通態(tài)電阻非常小，可提高效率。聯(lián)分壓的控制方案有主從控制、雙環(huán)控制、三環(huán)控制等多種方式。這些控制方式優(yōu)點(diǎn)是能精確控制輸入均壓，但也有諸多缺點(diǎn)控制系統(tǒng)復(fù)雜，降低了電源整體可靠性；每個(gè)電源需要獨(dú)立的輔助電源，會(huì)導(dǎo)致電源的體積、復(fù)雜性增大；在輸入分壓電容較小時(shí)，因每個(gè)分壓電源單元的啟動(dòng)順序不同步可能造成均壓嚴(yán)重失衡。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路，所述電路包括
一控制單元、一驅(qū)動(dòng)單元以及至少兩個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元，所述控制單元連接到所述驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元連接到所述的至少兩個(gè)個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元。進(jìn)一步地，每個(gè)分壓電源單元包括主開關(guān)管Qn、變壓器TXn、分壓電容Cn以及整流二極管Dn，所述主開關(guān)管Qn的柵極與驅(qū)動(dòng)單元連接，Qn的源極與分壓電容Cn的相連，Qn 的漏極與變壓器TXn的初級(jí)相連，所述變壓器TXn的次級(jí)與整流二極管Dn的正極相連。進(jìn)一步地，所述分壓電源單元還包括與電容Cn并聯(lián)的均壓電阻Rn。進(jìn)一步地，所述分壓電源單元還包括均壓保護(hù)二極管TVSn，所述均壓電阻Rn、均壓保護(hù)二極管TVSn與電容Cn之間兩兩互相并聯(lián)。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路具有自動(dòng)均壓的拓?fù)涮匦?；?dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)均壓效果良好；只需一個(gè)啟動(dòng)電路；控制簡單，一個(gè)電源控制單元就可實(shí)現(xiàn)所有分壓電源單元的控制。本發(fā)明提供的電路使高壓輸入低壓輸出電源在現(xiàn)有的低壓MOSFET的條件下就能實(shí)現(xiàn)，電路的輸入輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提聞，電路簡單可罪便捷，有較聞的商業(yè)實(shí)用價(jià)值。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例提供的單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路的模塊框圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參閱圖1、2，分別示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路的模塊框圖及電路圖，所述電路包括一控制單元11、一驅(qū)動(dòng)單元12以及至少兩個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元13，所述控制單元11連接到所述驅(qū)動(dòng)單元12，所述驅(qū)動(dòng)單元12連接到所述的至少兩個(gè)個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元13。作為本發(fā)明的實(shí)施例，每個(gè)分壓電源單元包括主開關(guān)管Qn、變壓器TXn、分壓電容 Cn以及整流二極管Dn，所述主開關(guān)管Qn的柵極與驅(qū)動(dòng)單元連接，Qn的源極與分壓電容Cn 的相連，Qn的漏極與變壓器TXn的初級(jí)相連，所述變壓器TXn的次級(jí)與整流二極管Dn的正極相連。作為本發(fā)明的實(shí)施例，所述分壓電源單元還包括與電容Cn并聯(lián)的均壓電阻Rn。作為本發(fā)明的實(shí)施例，所述分壓電源單元還包括均壓保護(hù)二極管TVSn，所述均壓電阻Rn、均壓保護(hù)二極管TVSn與電容Cn之間兩兩互相并聯(lián)。因?yàn)榉醇る娫吹耐負(fù)涮匦?，其變壓器又充?dāng)輸出電感。輸出并聯(lián)則相當(dāng)于輸出電壓被箝位完全一致，而原邊開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)占空比又相同，這就導(dǎo)致分壓電源單元中電壓較高的模塊需要輸出較多的能量，自然會(huì)使其分壓電容上的電壓下降，而分壓電容上電壓較低的電源模塊則輸出較少能量，從而使其分壓電容上的電壓上升。該過程在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從拓?fù)湓砩蠈?shí)現(xiàn)了各個(gè)分壓電源單元的動(dòng)態(tài)均壓。該拓?fù)湮ㄒ坏娜秉c(diǎn)是在電源無能量輸出時(shí)，則其均壓原理失效，對導(dǎo)致均壓失控。 電源在空載或短路狀態(tài)時(shí)，此時(shí)電源輸出能量極小，均壓效果不好。針對這種情況，該發(fā)明提供了另外兩種額外的保護(hù)措施可以通過輸入并聯(lián)均壓電阻和瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)實(shí)現(xiàn)額外的保護(hù)。因?yàn)榭蛰d時(shí)均壓電路中的電流只需要大于分壓電容的漏電流就可以保證良好的均壓效果，所以均壓電阻已經(jīng)可以很好的補(bǔ)充電源空載時(shí)的均壓效果。而在較寬輸入電壓范圍時(shí)，因?yàn)橐ＷC最高輸入電壓時(shí)空載損耗不能過大，所以均壓電阻在最低輸入電壓不能發(fā)揮很好的均壓效果。此時(shí)TVS可以實(shí)現(xiàn)第三級(jí)均壓保護(hù)，即使各個(gè)電源單元分壓不均造成TVS動(dòng)作，則只需要極少的電能泄放即可，所以不會(huì)造成因高電能釋放而導(dǎo)致的 TVS損壞。由上述可知，該電路有三級(jí)均壓措施，保證了電源在各個(gè)狀態(tài)下均能良好的實(shí)現(xiàn)均壓效果。只需要較低等級(jí)的器件即可滿足高壓輸入的要求，工程實(shí)現(xiàn)簡單，具有較高的商業(yè)價(jià)值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路，其特征在于，所述電路包括一控制單元、一驅(qū)動(dòng)單元以及至少兩個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元，所述控制單元連接到所述驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元連接到所述的至少兩個(gè)個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路，其特征在于，每個(gè)分壓電源單元包括主開關(guān)管Qru變壓器TXn、分壓電容Cn以及整流二極管Dn，所述主開關(guān)管Qn的柵極與驅(qū)動(dòng)單元連接，Qn的源極與分壓電容Cn的相連，Qn的漏極與變壓器TXn的初級(jí)相連，所述變壓器TXn的次級(jí)與整流二極管Dn的正極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路，其特征在于，所述分壓電源單元還包括與電容Cn并聯(lián)的均壓電阻Rn。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路，其特征在于，所述分壓電源單元還包括均壓保護(hù)二極管TVSn，所述均壓電阻Rn、均壓保護(hù)二極管TVSn與電容Cn之間兩兩互相并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明適用于電力領(lǐng)域，提供了一種單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路，所述電路包括一控制單元、一驅(qū)動(dòng)單元以及至少兩個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元，所述控制單元連接到所述驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元連接到所述的至少兩個(gè)個(gè)串聯(lián)的分壓電源單元。在本發(fā)明中，單控制單元的輸入反激串聯(lián)輸出并聯(lián)電路具有自動(dòng)均壓的拓?fù)涮匦?；?dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)均壓效果良好；只需一個(gè)啟動(dòng)電路；控制簡單，一個(gè)電源控制單元就可實(shí)現(xiàn)所有分壓電源單元的控制。本發(fā)明提供的電路使高壓輸入低壓輸出電源在現(xiàn)有的低壓MOSFET的條件下就能實(shí)現(xiàn)，電路的輸入輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提高，電路簡單可靠便捷，有較高的商業(yè)實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102611291SQ201210082930
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者單文鋒, 呂曉明, 張東來 申請人:深圳航天科技創(chuàng)新研究院