高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，包括推挽電路、整流濾波電路、同步整流BUCK電路和反激電路，所述推挽電路的輸入端與電源相連，其輸出端與整流濾波電路的輸入端相連，整流濾波電路的輸出分別與同步整流BUCK電路、反激電路相連，所述同步整流BUCK電路的輸出端為電源低壓輸出端，所述反激電路的輸出端為電源高壓輸出端。本實用新型開關電源拓撲結構采用固定最大占空比ZVS軟開關推挽電路拓撲與同步整流Buck電路、反激電路相級聯(lián)，同時提供了高效率低壓大電流輸出、高壓輸出。簡化了整體電路結構，電路的整體效率得到了提升，體積得到了減小。
【專利說明】
高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構
技術領域
[0001]本實用新型涉開關電源技術領域，具體涉及一種高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構?！颈尘凹夹g】
[0002]開關電源的電路拓撲結構多種多樣，目前應用較廣泛的是包括非隔離開關電源拓撲Buck電路、Boost電路、Buck-Boost電路等，隔離開關電源拓撲正激電路、反激電路、半橋電路、全橋電路、推挽電路等。非隔離開關電源拓撲效率具有效率優(yōu)于隔離開關電源拓撲的優(yōu)點，但其因為非隔離的特點，在需要隔離型供電場合受限。此外，在開關電源電路拓撲中， 在低電壓大電流輸出場合常使用同步整流技術，以提高開關電源效率。在設計隔離型多路寬電壓輸出開關電源時，一般常采用多路隔離開關電源拓撲，或采用同步整流技術與正激電路、反激電路、半橋電路、全橋電路、推挽電路結合使用以提高效率，不同組合適用于不同的應用場合。但存在電路復雜，體積較大，輸出效率較低等缺點?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，簡化了整體電路結構，電路的整體效率得到了提升，體積得到了減小。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0005] —種高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，包括推挽電路、整流濾波電路、同步整流BUCK電路和反激電路，所述推挽電路的輸入端與電源相連，其輸出端與整流濾波電路的輸入端相連，整流濾波電路的輸出分別與同步整流BUCK電路、反激電路相連，所述同步整流BUCK電路的輸出端為電源低壓輸出端，所述反激電路的輸出端為電源高壓輸出端。
[0006]所述推挽電路包括變壓器T1、VM0S管VI和VM0S管V2,所述變壓器T1的初級繞組兩端分別與VM0S管VI和VM0S管V2的漏極相連，變壓器T1的初級繞組中心抽頭與電源相連， VM0S管VI的源極與VM0S管V2的源極均接地，VM0S管VI和VM0S管V2的柵極為后級電路的控制端，變壓器T1的次級線圈的兩端為推挽電路的輸出端。
[0007]所述整流濾波電路包括電感L1、二極管D1、二極管D2、電容C1和電容C2,所述二極管D1和二極管D2的陽極為整流濾波電路的輸入端，所述二極管D1和二極管D2的陰極均與電感L1的一端相連，電感L1的另一端經(jīng)電容C2與變壓器T1的次級繞組中心抽頭相連，變壓器 T1的次級繞組中心抽頭接地，所述電容C1的一端與二極管D1的陰極相連，電容C1的另一端以及電感L1與電容C2之間的節(jié)點端為整流濾波電路的輸出端。
[0008]所述同步整流BUCK電路包括電感L2、VM0S管V3、VM0S管V4和電容C3，所述VM0S管V3 的源極與整流濾波電路的輸出端相連，其漏極依次經(jīng)電感L2、電容C3接地，所述VM0S管V4的漏極與VM0S管V3的漏極相連，VM0S管V4的源極接地，VM0S管V3和VM0S管V4的柵極為后級電路的控制端，電感L2與電容C3之間的節(jié)點為電源的低壓輸出端。
[0009]所述反激電路包括變壓器T2、二極管D3、VM0S管V5和電容C4,所述變壓器T2的初級線圈同名端及VM0S管V5的源極與整流濾波電路的輸出端相連，變壓器T2的初級線圈的異名端與VM0S管V5的漏極相連，變壓器T2的次級線圈異名端與二極管D3的陽極相連，二極管D3 的陰極為電源高壓輸出端，變壓器T2的次級線圈的同名端接地，所述電容C4的一端與二極管D3的陰極相連，其另一端與變壓器T2的次級線圈同名端相連。
[0010]由上述技術方案可知，本實用新型通過采用具有高效率的固定最大占空比ZVS軟開關推挽電路與適合低壓大電流輸出的高效率同步整流Buck電路、具有高壓輸出的反激電路相結合的技術，設計出適合多路輸出應用場合的隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構。該拓撲結構利用了推挽拓撲的隔離的特點，實現(xiàn)對輸入電壓的隔離，將輸入電壓預穩(wěn)壓到更低電壓。推挽電路采用固定最大占空比控制可實現(xiàn)最高效率，對整流電路輸出電感、推挽電路VM0S開關時間進行控制實現(xiàn)ZVS軟開關推挽電路。該推挽電路與后級的同步整流Buck電路結合實現(xiàn)低壓的高效輸出，尤其適用于低壓大電流場合。此外，該推挽電路與后級的反激電路相結合，實現(xiàn)高壓輸出，使得高壓輸出電路的設計簡化，電路的整體效率得到了提升，體積得到了減小?！靖綀D說明】
[0011]圖1是本實用新型的電路圖?！揪唧w實施方式】
[0012]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0013]如圖1所示，本實施例的高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，包括推挽電路1、整流濾波電路2、同步整流BUCK電路3和反激電路4，推挽電路1的輸入端與電源相連，其輸出端與整流濾波電路2的輸入端相連，整流濾波電路2的輸出分別與同步整流 BUCK電路3、反激電路4相連，同步整流BUCK電路3的輸出端為電源低壓輸出端，反激電路4的輸出端為電源高壓輸出端。
[0014]該推挽電路1包括變壓器T1、VM0S管VI和VM0S管V2,變壓器T1的初級繞組兩端分別與VM0S管VI和VM0S管V2的漏極相連，變壓器T1的初級繞組中心抽頭與電源相連，VM0S管VI 的源極與VM0S管V2的源極均接地，VM0S管VI和VM0S管V2的柵極與開關電源的控制電路相連，變壓器T1的次級線圈的兩端為推挽電路1的輸出端。該推挽電路1用于將輸入回路的輸入電壓隔離預穩(wěn)壓到更低電壓，采用固定最大占空比控制可實現(xiàn)最高效率，對整流電路輸出電感、推挽電路VM0S開關時間進行控制實現(xiàn)ZVS軟開關推挽電路。
[0015]整流濾波電路2包括電感L1、二極管D1、二極管D2、電容C1和電容C2,二極管D1和二極管D2的陽極分別與變壓器T1的次級繞組兩端相連，二極管D1和二極管D2的陰極均與電感 L1的一端相連，電感L1的另一端經(jīng)電容C2與變壓器T1的次級繞組中心抽頭相連，變壓器T1 的次級繞組中心抽頭接地，電容C1的一端與二極管D1的陰極相連，電容C1的另一端以及電感L1與電容C2之間的節(jié)點端為整流濾波電路2的輸出端。
[0016]同步整流BUCK電路3包括電感L2、VM0S管V3、VM0S管V4和電容C3，VM0S管V3的源極與電感L1相連，其漏極依次經(jīng)電感L2、電容C3接地，VM0S管V4的漏極與VM0S管V3的漏極相連，VM0S管V4的源極接地，VM0S管V3和VM0S管V4的柵極為與開關電源的控制電路相連，電感L2與電容C3之間的節(jié)點為電源的低壓輸出端。該同步整流Buck電路3用于將推挽電路1的輸出電壓轉換成電路中需要的低電壓，實現(xiàn)高效率的低壓大電流輸出功能，同時簡化了隔離型低壓輸出開關電源的設計，提高了效率。此外，推挽電路1將輸入電壓預穩(wěn)壓到更低電壓， 降低了同步整流Buck電路3的輸入電壓、輸出電壓壓差，提高了低壓大電流輸出的工作效率。[〇〇17] 反激電路4包括變壓器T2、二極管D3、VM0S管V5和電容C4，變壓器T2的初級線圈同名端與VM0S管V3的源極相連，變壓器T2的初級線圈的異名端與VM0S管V5的漏極相連，VM0S 管V5的源極與電容C1相連，VM0S管V5的柵極與開關電源的控制電路相連，變壓器T2的次級線圈異名端與二極管D3的陽極相連，二極管D3的陰極為電源高壓輸出端，變壓器T2的次級線圈的同名端接地，電容C4的一端與二極管D3的陰極相連，其另一端與變壓器T2的次級線圈同名端相連。該推挽電路4用于將輸出電壓轉換成電路中需要的高電壓，使得高壓輸出電路的設計簡化，電路的整體效率得到了提升，體積得到了減小。[〇〇18]工作原理:推挽電路1的功率VM0S管V1、V2的柵極受控于脈寬調(diào)制器產(chǎn)生的交錯互補型固定最大占空比高頻脈沖信號，該信號控制VM0S管V1、V2的開通或關斷，從而將能量從 T1初級傳輸?shù)絋1次級，通過整流濾波電路2將能量轉換成直流電壓輸出，實現(xiàn)輸出電壓的預穩(wěn)壓在一定范圍內(nèi)，給后級電路提供供電。同步整流Buck電路3的VM0S管V3和V4分別受脈寬調(diào)制器控制，脈寬調(diào)制器產(chǎn)生交錯互補型高頻脈沖信號，該信號控制VM0S管V3、V4的開通或關斷，實現(xiàn)將能量通過L2、C3傳輸?shù)诫娫摧敵鯲ol，該直流電壓經(jīng)過反饋信號調(diào)理電路處理后，由脈寬調(diào)制器調(diào)節(jié)高頻脈沖信號的占空比，實現(xiàn)低壓大電流輸出電壓的精確穩(wěn)壓。反激電路4的VM0S管V5受脈寬調(diào)制器控制，脈寬調(diào)制器產(chǎn)生高頻脈沖信號，該信號控制VM0S管V5 的開通或關斷，實現(xiàn)將將能量通過T2傳輸?shù)诫娫摧敵鯲〇2,該直流電壓經(jīng)過反饋信號調(diào)理電路處理后，由脈寬調(diào)制器調(diào)節(jié)高頻脈沖信號的占空比，實現(xiàn)高壓輸出電壓的精確穩(wěn)壓。
[0019]基于該電路拓撲，第二級低壓大電流輸出可采用多路同步整流Buck電路并聯(lián)，以滿足不同低壓大電流輸出的需求，第二級高壓輸出可采用多路反激電路并聯(lián)，以滿足不同高壓輸出的需求。
[0020]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，其特征在于:包括推挽 電路(1)、整流濾波電路(2)、同步整流BUCK電路(3)和反激電路(4)，所述推挽電路(1)的輸 入端與電源相連，其輸出端與整流濾波電路(2)的輸入端相連，整流濾波電路(2)的輸出分 別與同步整流BUCK電路(3)、反激電路(4)相連，所述同步整流BUCK電路(3)的輸出端為電源 低壓輸出端，所述反激電路(4)的輸出端為電源高壓輸出端。2.根據(jù)權利要求1所述的高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，其特 征在于:所述推挽電路(1)包括變壓器T1、VMOS管VI和VMOS管V2，所述變壓器T1的初級繞組 兩端分別與VMOS管VI和VMOS管V2的漏極相連，變壓器T1的初級繞組中心抽頭與電源相連， VMOS管VI的源極與VMOS管V2的源極均接地，VMOS管VI和VMOS管V2的柵極為后級電路的控制 端，變壓器T1的次級線圈的兩端為推挽電路(1)的輸出端。3.根據(jù)權利要求1所述的高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，其特 征在于:所述整流濾波電路(2)包括電感L1、二極管D1、二極管D2、電容C1和電容C2,所述二 極管D1和二極管D2的陽極為整流濾波電路的輸入端，所述二極管D1和二極管D2的陰極均與 電感L1的一端相連，電感L1的另一端經(jīng)電容C2與變壓器T1的次級繞組中心抽頭相連，變壓 器T1的次級繞組中心抽頭接地，所述電容C1的一端與二極管D1的陰極相連，電容C1的另一 端以及電感L1與電容C2之間的節(jié)點端為整流濾波電路(2)的輸出端。4.根據(jù)權利要求1所述的高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，其特 征在于:所述同步整流BUCK電路(3)包括電感L2、VMOS管V3、VMOS管V4和電容C3，所述VMOS管 V3的源極與整流濾波電路(2)的輸出端相連，其漏極依次經(jīng)電感L2、電容C3接地，所述VMOS 管V4的漏極與VMOS管V3的漏極相連，VMOS管V4的源極接地，VMOS管V3和VMOS管V4的柵極為 后級電路的控制端，電感L2與電容C3之間的節(jié)點為電源的低壓輸出端。5.根據(jù)權利要求1所述的高效隔離型多路寬電壓輸出開關電源的電路拓撲結構，其特 征在于:所述反激電路(4)包括變壓器T2、二極管D3、VMOS管V5和電容C4，所述變壓器T2的初 級線圈同名端及VMOS管V5的源極與整流濾波電路(2)的輸出端相連，變壓器T2的初級線圈 的異名端與VMOS管V5的漏極相連，變壓器T2的次級線圈異名端與二極管D3的陽極相連，二 極管D3的陰極為電源高壓輸出端，變壓器T2的次級線圈的同名端接地，所述電容C4的一端 與二極管D3的陰極相連，其另一端與變壓器T2的次級線圈同名端相連。
【文檔編號】H02M3/337GK205584027SQ201620280984
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】胡海斌, 胡進, 劉猛, 袁寶山, 趙隆冬, 毛寒松, 於靈
【申請人】中國電子科技集團公司第四十三研究所