[发明专利]链式变换器功率单元控制器用开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源，具体涉及一种的应用于链式变换器功率单元控制器的开关电源。

背景技术

开关电源，因其损耗低、体积小、输出路数多、用途广而受到电子设备厂家的特别青睐。随着技术的不断更新、能源的压力以及对电能质量的要求加深，使得小型化、低损耗、高效节能开关电源的市场需求量与日俱增。

电子设备对开关电源基本的技术要求是高效率、高可靠性、成本低和小型轻量化。为达到这样的要求，开关电源需要进一步提高开关频率，缩小其体积，轻量，薄型，提高变换效率。自60年代开始得到发展和应用的功率变换技术通常是硬开关技术，即功率开关管的开通或关断是在器件上的电流或电压不为零的状态下进行的，此刻电流与电压有一个很大的交叠区，损耗很大，所以在使用硬开关技术时，其开关频率不能太高，否则随开关频率升高开关损耗将加大，变换器效率将会大为下降。而软开关技术是让功率开关管在零电压或零电流的情况下开通或者关断，使交叠区变得很小，这样开关电源运行在很高的频率时损耗仍然可以很小，从而实现变换器效率的提高。LLC串联谐振软开关技术中的开关频率越大时，一个周期内对隔离变压器T的一次绕组充电的时间就越短，故输入的功率就越小，因此随着频率的增大，输入功率将减小。

链式变换器主要应用于工业场合，装置的可靠性要求高，一般而言其构成有很多个功率单元。功率单元的一般结构图如附图2所示，包括四个耐压为400V左右的电容器组成的直流滤波串联电容器组及其均压电阻，还包括四个大功率的全控型IGBT功率管(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅极型功率管)。功率单元的控制和采样电路都需要可靠的电源，所以功率单元控制器对开关电源的质量提出了比民用电源更高的要求，不仅要求体积小，重量轻，损耗较小，还有高可靠性、很强的适应性等要求。正常情况下在对功率单元单相全桥电路的4个IGBT控制时，要求有三个完全高压隔离的电源供电，同时功率单元控制器还需要两路控制芯片和模拟调理信号用电源，现有的开关电源没有一个可以完全达到这样的输出要求。在以往链式变换器方案中，功率单元控制器供电基本采用UPS供电加AC-DC(交流-直流)整流的方式来实现，该类型的供电效率低、成本高、很多路的隔离电源需要多个的开关电源组合起来用，所以电源间差别大，可靠性低，且各IGBT驱动电路的高压隔离的实现难度大。另外，功率单元是链式变换器的核心部件，其工作在1200V的高压直流电压下，其传输电能容量相对开关电源来说是无穷大的，如果能够利用它作为开关电源的直流输入电源，不仅可以节约成本、控制体积，还能提高电源的可靠性。

发明内容

本发明的目的就在于针对现有技术的不足，提供一种的链式变换器功率单元控制器的开关电源，旨在实现链式变换器功率单元控制器的工作电源和IGBT驱动电源由单个开关电源供电，同时利用谐振软开关技术实现功率开关管的软开关过程。

本发明采用如下技术方案：

一种链式变换器功率单元控制器用开关电源，包括主电路、电压反馈电路、过流保护电路、低压监测电路、过压保护电路和控制驱动电路，其特征在于：所述主电路的电源输入端连接直流输入电压，所述主电路包括7个电压输出端，分别提供5V--15W、25V1--5W、25V2--5W、25V3--10W、+12V--10W、-12V--5W、15VF--5W输出电压，其中，25V1--5W、25V2--5W、25V3--10W电压输出端分别连接有钳位电路，5V--15W、+12V--10W、15VF--5W电压输出端分别对应连接至电压反馈电路的5V--15W、+12V--10W、15VF--5W电压反馈输入端；所述过流保护电路的过流检测输入端连接主电路的过流检测输出端；所述低压监测电路的输入端连接直流输入电压；所述电压反馈电路、过流保护电路、低压监测电路、过压保护电路的输出端分别对应连接至控制驱动电路的电压反馈控制输入端、过流控制输入端、低压控制输入端和过压控制输入端，控制驱动电路的输出端连接主电路的控制驱动输入端。