一種防止電源輸出電流倒灌的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種防止電源輸出電流倒灌的方法，其具體實現(xiàn)步驟為：在電流輸入端設(shè)置濾波整流電路，通過該濾波整流后將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)過PFC升壓電路升壓轉(zhuǎn)化成高壓直流電；高壓直流電經(jīng)過PWM控制電路以及變壓器將高壓直流轉(zhuǎn)化為低壓直流；該低壓直流電路通過輸出整流濾波電路后輸出，供負(fù)載使用；在PWM控制電路與輸出整流濾波電路之間設(shè)置微分電路，PWM控制電路輸出端、PFC升壓電路輸出端及變壓器的輸入端之間設(shè)置有嵌位電路。該一種防止電源輸出電流倒灌的方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，有效防止電流倒灌，提高電源的轉(zhuǎn)換效率，避免資源浪費。
【專利說明】一種防止電源輸出電流倒灌的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種基于肖特二極管、防止電源輸出電流倒灌的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在全球提倡節(jié)能環(huán)保的趨勢下，如何提高能源的有效利用率減少對當(dāng)前的能源浪費以及對環(huán)境造成的影響，各國相繼推出了與之相應(yīng)的能源認(rèn)證，例如美國對PC電源做出了 80PLUS的認(rèn)證，來提高電源的轉(zhuǎn)換效率，避免不必要的資源浪費。
[0003]在AC-DC電源中為提高效率，減少能源的浪費，采用同步整流方案來代替?zhèn)鹘y(tǒng)式的肖特二極管整流，效率能夠提升5個百分點左右。同步整流方案中用MOSFET來整流，其導(dǎo)通壓降只有0.1V，而肖特二極管導(dǎo)通壓降在0.5V以上，由此可以看出肖特二極管整流對效率的影響是非常大的，因而，如何在肖特二極管的基礎(chǔ)上完成更好的整流效果，對電源轉(zhuǎn)換效率的改進十分關(guān)鍵，基于此，現(xiàn)提供一種防止電源輸出電流倒灌的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于肖特二極管、防止電源輸出電流倒灌的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，該一種防止電源輸出電流倒灌的方法，其具體實現(xiàn)步驟為:
在電流輸入端設(shè)置濾波整流電路，通過該濾波整流后將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)過PFC升壓電路升壓轉(zhuǎn)化成高壓直流電；
高壓直流電經(jīng)過PWM控制電路以及變壓器將高壓直流轉(zhuǎn)化為低壓直流；
該低壓直流電路通過輸出整流濾波電路后輸出，供負(fù)載使用；
在PWM控制電路與輸出整流濾波電路之間設(shè)置微分電路，PWM控制電路輸出端、PFC升壓電路輸出端及變壓器的輸入端之間設(shè)置有嵌位電路。
[0006]上述PFC是Power Factor Correction的縮寫，即功率因數(shù)矯正。
[0007]所述濾波整流電路包括串聯(lián)的EMI濾波器和全橋整流器；所述PFC升壓電路包括連接全橋整流器輸出端的電感L1、與電感LI輸出端連接的二極管Dl和MOS場效應(yīng)管Ql、與MOS場效應(yīng)管Ql的柵極連接的PFC控制芯片；所述PWM控制電路包括與PFC控制芯片輸出端連接的PWM控制芯片、柵極連接PWM控制芯片輸出端的MOS場效應(yīng)管Q2 ;所述輸出整流濾波電路包括漏極與變壓器一輸出端連接的MOS場效應(yīng)管Q3、與MOS場效應(yīng)管Q3的柵極連接的同步整流控制器、并聯(lián)的電容C1、C2和C3，所述并聯(lián)的電容C1、C2和C3設(shè)置在變壓器另一輸出端和MOS場效應(yīng)管Q3的源極之間，該變壓器的另一輸出端、MOS場效應(yīng)管Q3的源極均連接電源輸出端。
[0008]所述微分電路的輸出端與同步整流控制器的輸入端之間設(shè)置有電流倒灌控制芯片。[0009]所述嵌位電路設(shè)置在MOS場效應(yīng)管Q2的漏極、二極管Dl的輸出端及變壓器的輸入端之間。
[0010]所述嵌位電路包括與MOS場效應(yīng)管Q2漏極連接的二極管D2、并聯(lián)后再與二極管D2輸出端串聯(lián)的電容Cl和電阻Rl，該電容Cl和電阻Rl的輸出端連接二極管Dl的輸出端和變壓器的一輸入端。
[0011]所述電源輸入端輸入的電壓為交流IlOV?264V。
[0012]所述二極管Dl、二極管D2均為肖特基二極管。
[0013]所述PWM控制芯片的輸出端還通過串聯(lián)的光耦合器、穩(wěn)壓芯片連接電源輸出端。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是:
本發(fā)明的一種防止電源輸出電流倒灌的方法解決輸出電流倒灌問題，保證整流MOS場效應(yīng)管不會被反向擊穿，保證輸出電壓的正常，提高電源轉(zhuǎn)換效率，安全性高，避免不必要的資源浪費，節(jié)省成本，實用性強，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1是本發(fā)明的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種防止電源輸出電流倒灌的方法作以下詳細(xì)說明。
[0017]為提高電源效率本發(fā)明采用同步整流方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)式的二極管整流方案，但是同步整流在一些極端惡劣的環(huán)境下比如低溫等，會造成同步整流方案中用作整流的MOS場效應(yīng)管MOSFET非正常動作，引起輸出電流倒灌導(dǎo)致整流MOSFET反向擊穿損壞以及輸出電壓異常，而本發(fā)明的用于防止電源輸出電流倒灌的方法則解決上述問題，本發(fā)明主要通過兩級實現(xiàn):第一級經(jīng)過整流橋整流后把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)過DC-DC BOOST拓?fù)渖龎?，來降低諧波電流減少能源消耗；第二級采用變壓器隔離反激式的DC-DC BUCK拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，把高壓直流轉(zhuǎn)化為低壓直流，同時把一次側(cè)MOSFET柵極信號經(jīng)過微分電路以及肖特二極管后轉(zhuǎn)化為高電平脈沖用此脈沖來強制關(guān)斷二次側(cè)MOSFET ;最后經(jīng)過同步整流以及濾波后轉(zhuǎn)化為低紋波的輸出電壓。如附圖1所示，其具體實現(xiàn)步驟為:
在電流輸入端設(shè)置濾波整流電路，通過該濾波整流后將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)過PFC升壓電路升壓轉(zhuǎn)化成高壓直流電；
高壓直流電經(jīng)過PWM控制電路以及變壓器將高壓直流轉(zhuǎn)化為低壓直流；
該低壓直流電路通過輸出整流濾波電路后輸出，供負(fù)載使用；
在PWM控制電路與輸出整流濾波電路之間設(shè)置微分電路，PWM控制電路輸出端、PFC升壓電路輸出端及變壓器的輸入端之間設(shè)置有嵌位電路。
[0018]上述技術(shù)方案中的PFC升壓電路可將電壓升至400V定值，此電路主要用于矯正功率因子，降低諧波電流以使電源供應(yīng)器的輸出能符合法規(guī)對諧波電流的要求；PWM控制電路用于將流過PFC升壓電路之后的高壓直流電源切換成高頻方波信號，以便利用高頻變壓器作降壓；嵌位電路的作用是降低變壓器的漏感尖峰；變壓器具有隔離及降壓作用；輸出整流濾波電路將隔離變壓器降壓后的高頻脈沖低壓直流電流再作整流與濾波，使輸出電壓成為一穩(wěn)定直流電源。[0019]所述濾波整流電路包括串聯(lián)的EMI濾波器和全橋整流器；所述PFC升壓電路包括連接全橋整流器輸出端的電感L1、與電感LI輸出端連接的二極管Dl和MOS場效應(yīng)管Q1、與MOS場效應(yīng)管Ql的柵極連接的PFC控制芯片；所述PWM控制電路包括與PFC控制芯片輸出端連接的PWM控制芯片、柵極連接PWM控制芯片輸出端的MOS場效應(yīng)管Q2 ;所述輸出整流濾波電路包括漏極與變壓器一輸出端連接的MOS場效應(yīng)管Q3、與MOS場效應(yīng)管Q3的柵極連接的同步整流控制器、并聯(lián)的電容C1、C2和C3，所述并聯(lián)的電容C1、C2和C3設(shè)置在變壓器另一輸出端和MOS場效應(yīng)管Q3的源極之間，該變壓器的另一輸出端、MOS場效應(yīng)管Q3的源極均連接電源輸出端。
[0020]所述微分電路的輸出端與同步整流控制器的輸入端之間設(shè)置有電流倒灌控制芯片。
[0021]所述嵌位電路設(shè)置在MOS場效應(yīng)管Q2的漏極、二極管Dl的輸出端及變壓器的輸入端之間，該嵌位電路可降低MOS場效應(yīng)管Ql的電壓應(yīng)力。
[0022]所述嵌位電路包括與MOS場效應(yīng)管Q2漏極連接的二極管D2、并聯(lián)后再與二極管D2輸出端串聯(lián)的電容Cl和電阻Rl，該電容Cl和電阻Rl的輸出端連接二極管Dl的輸出端和變壓器的一輸入端。
[0023]所述電源輸入端輸入的電壓為交流IlOV?264V。
[0024]所述二極管Dl、二極管D2均為肖特基二極管。
[0025]所述PWM控制芯片的輸出端還通過串聯(lián)的光耦合器、穩(wěn)壓芯片連接電源輸出端。
[0026]這樣交流輸入后，經(jīng)過EMI濾波(針對電磁兼容測試)后，經(jīng)過全橋整流以及工頻濾波電容后轉(zhuǎn)化為脈動高壓直流，經(jīng)過PFC升壓電路(針對電磁兼容諧波電流測試，以此降低電流高次諧波，減少對市電影響，降低能耗)轉(zhuǎn)化成高壓直流電，經(jīng)過PWM控制電路以及變壓器把高壓脈動直流轉(zhuǎn)化為低壓脈動直流，然后經(jīng)過同步整流后轉(zhuǎn)化為低紋波的低壓直流，供負(fù)載使用。
[0027]同步整流方案在極端惡劣的環(huán)境測試會出現(xiàn)輸出端電容電流倒灌的情況，導(dǎo)致輸出電壓異常以及整流MOSFET擊穿損壞，增加微分電路后，在PWM MOSFET打開的時候(PWMMOSFET柵極為高電平時)，此信號經(jīng)過微分電路以及肖特二極管轉(zhuǎn)化為只保留上沿的類三角波(高電平)，作為觸發(fā)電流倒灌芯片的驅(qū)動信號，經(jīng)過同步整流控制芯片來強制同步整流MOSFET來關(guān)閉，防止電流倒灌。
[0028]上述技術(shù)方案中涉及的PFC控制芯片、PWM控制芯片、穩(wěn)壓芯片、電流倒灌芯片均可采用現(xiàn)有技術(shù)的芯片，比如電流倒灌控制芯片可采用型號為LTC4352MS的芯片，故在此不再贅述。
[0029]除說明書所述技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:其具體實現(xiàn)步驟為: 在電流輸入端設(shè)置濾波整流電路，通過該濾波整流后將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，然后經(jīng)過PFC升壓電路升壓轉(zhuǎn)化成高壓直流電； 高壓直流電經(jīng)過PWM控制電路以及變壓器將高壓直流轉(zhuǎn)化為低壓直流； 該低壓直流電路通過輸出整流濾波電路后輸出，供負(fù)載使用； 在PWM控制電路與輸出整流濾波電路之間設(shè)置微分電路，PWM控制電路輸出端、PFC升壓電路輸出端及變壓器的輸入端之間設(shè)置有嵌位電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述濾波整流電路包括串聯(lián)的EMI濾波器和全橋整流器；所述PFC升壓電路包括連接全橋整流器輸出端的電感L1、與電感LI輸出端連接的二極管Dl和MOS場效應(yīng)管Ql、與MOS場效應(yīng)管Ql的柵極連接的PFC控制芯片；所述PWM控制電路包括與PFC控制芯片輸出端連接的PWM控制芯片、柵極連接PWM控制芯片輸出端的MOS場效應(yīng)管Q2 ;所述輸出整流濾波電路包括漏極與變壓器一輸出端連接的MOS場效應(yīng)管Q3、與MOS場效應(yīng)管Q3的柵極連接的同步整流控制器、并聯(lián)的電容Cl、C2和C3，所述并聯(lián)的電容Cl、C2和C3設(shè)置在變壓器另一輸出端和MOS場效應(yīng)管Q3的源極之間，該變壓器的另一輸出端、MOS場效應(yīng)管Q3的源極均連接電源輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述微分電路的輸出端與同步整流控制器的輸入端之間設(shè)置有電流倒灌控制芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述嵌位電路設(shè)置在MOS場效應(yīng)管Q2的漏極、二極管Dl的輸出端及變壓器的輸入端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述嵌位電路包括與MOS場效應(yīng)管Q2漏極連接的二極管D2、并聯(lián)后再與二極管D2輸出端串聯(lián)的電容Cl和電阻R1，該電容Cl和電阻Rl的輸出端連接二極管Dl的輸出端和變壓器的一輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述電源輸入端輸入的電壓為交流IlOV?264V。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述二極管D1、二極管D2均為肖特基二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防止電源輸出電流倒灌的方法，其特征在于:所述PWM控制芯片的輸出端還通過串聯(lián)的光耦合器、穩(wěn)壓芯片連接電源輸出端。
【文檔編號】H02H7/125GK103595027SQ201310545235
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】徐成焱, 劉澤, 周圓圓 申請人:浪潮集團有限公司