[发明专利]串联反激开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种开关电源技术领域的装置，具体是一种总压与分压同时受控的串联反激开关电源。

背景技术

高压变频调速、电力仪表检测、海底电缆等应用领域的电压等级高且变化范围宽，使得这些领域采用的开关电源设计思路必须相应改变。对于一般的开关电源设计，其适应的输入电压范围较小，不能满足这些特殊的工业应用场合。电力系统检测仪表电源的输入电压范围为交流90～600V，海底电缆电源输入电压范围为交流1500～2000V，工业变频器电源输入电压范围为交流140-800V。由于这些领域比较特殊，因此对其开关电源的研究与设计比较少，随着应用的增加以及对其开关电源性能要求的增加，高宽输入电压的开关电源研究已成为一个新的课题。主要追求的目标为采用新型开关器件和优化高频变压器设计，具有较强的变压变频能力，以便支持更高宽的输入电压，维持较高的变换效率，获得体积小、输出功率大于100W、多路隔离输出的优点，同时具有齐全的保护功能，如过压保护和过流保护。

经过对现有技术的检索发现：中国专利申请号200710162358.4，公开日：2009-4-1，记载了一种宽输入电压范围的电源模块，该技术采用半控逆变器，低压时两个变换器输出并联，高压时两个变换器输出串联，两个变换器输入串联均压。但是该技术不能解决较高输入电压问题，也无法做到两级变化器输入电压之间均压，对参数的一致性要求过高，只要一致性较差整个设备就无法工作，也没有明确给出有关的工作原理。

综上，对高宽输入电压的开关电源现有技术的检索发现，都没有充分开发利用好反激开关电源，输入电压范围尤其上限仍然较低，随输入电压而变压变频性能有限。反激开关电源中的高频变压器磁设计是关键，输入电压过高或过低，开关变压器的设计难度加重，影响变压器的磁路设计，同时由于效率过低和电压等级过高，功率MOSFET的选型非常难，散热处理较差。高压大电流的功率MOSFET的可选产品较少，同样电流能力的功率MOSFET，电压等级越高管压降越大，效率越低。输入电压波动范围越大，同时兼顾高低压，还要达到优化设计，没有理论支持。电压过高，占空比过小，磁芯损耗越大。电压过低，占空比过大，导通损耗越大。因此需要一种低压输入的开关电源，使得整个开关电源的设计与现有成熟和优化的开关电源设计相同。但是对于高宽输入电压而言，单级反激开关电源不能够承受，根据输入电压等级，需要两级或多级反激开关电源。如何设计一种结构简单、功能全面、适合高宽输入电压的开关电源，已成为本领域技术人员需要解决的问题。“串联反激开关电源”的设计方案就是其中一种合理考虑，而且主要是面向更高更宽的输入电压范围，即直流电压500V下限电压-1400V上限电压，变比为1∶2.8，而且通过对总输入电压监控，可以实现输入电压的过压与欠压保护。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种串联反激开关电源，实现高压直流-低压直流变换，适合高宽输入电压，同时具有结构简单、控制容易和成本低廉的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：电源电路、检测电路、控制电路和反激电路，其中：检测电路产生两路电压检测信号并输出至控制电路的输入端，电源电路分别与控制电路、反激电路相连并输出一路工作电源，控制电路生成两路开启信号并输出至反激电路，反激电路包括高端和低端反激电路且输出并联，输出所需的直流电压。

所述的电源电路由一个分压电路和一个与之并联的整流电路组成，其中：分压电路由四个串联电阻组成，整流电路为半波整流电路。

所述的半波整流电路由一个二极管、一个电解电容、一个交流电容和一个稳压二极管组成，其中：二极管的阳极连接绕组的一端，其阴极与电解电容的正极、交流电容的一端和稳压二极管的阴极相连，绕组的另一端与电解电容的负极、交流电容的另一端和稳压二极管的阳极相连。

所述的检测电路由第一检测电路和第二检测电路组成，其中：第一检测电路由两组串联且分别配有均压电容和均压电阻的电解电容组成，串联后的该电解电容的两端分别与输入电压正极和输入电压负极相连，第二检测电路由四个串联电阻和一个稳压二极管组成，串联后的两端分别与输入电压正极和输入电压负极相连。

所述的第一检测电路和第二检测电路上均分别设有一个稳压二极管，该稳压二极管的阳极均与输入电压的负极相连，其阴极均与靠近输入电压负极的两个电阻的公共端相连。

经过第一检测电路的电阻分压和稳压产生对应低端反激电路输入电压的检测信号。

经过第二检测电路的电阻分压和稳压产生对应总输入电压的检测信号。