專利名稱：高效率可調式線性電源的直流供電系統的制作方法
技術領域：
采用自動跟蹤技術的高效率可調式線性電源的效率可以超過低壓開關電源，但為 了最大限度地提升效率，供電必需采用高壓開關電源，而開關電源主繞組全程輸出，又使輔 助和控制繞組的電壓產生很大變化，對整機正常工作和品質產生影響，本發明采用分別供 電的方法，從而使高效率可調式線性電源能夠穩定工作，該技術屬電源電子技術領域。
背景技術：
目前直流穩定電源的高壓隔離供電部分，普遍采用兩種方式工頻變壓器和高壓 開關電源。工頻變壓器在紋波和噪聲方面優于開關電源，但存在體積大、笨重、效率低、消耗 有色金屬、次級電壓不可調等很多弊病。高壓開關電源具有體積小、重量輕、效率高等很多 優點，是未來高壓隔離供電的發展方向.可調式直流穩壓電源是現今最重要也是各項技術指標最高的直流穩壓電源，由于 一些技術條件的制約不能采用開關電源，可調式直流穩壓電源的高壓隔離供電普遍采用工 頻變壓器，因此很多技術指標尤其是效率指標低下，這在能源匱乏的今天，尤其顯得重要而 急需解決。高效率可調式線性電源如果能和高效率開關電源結合，則可調式直流穩壓電源的 效率將產生革命性的提高，整機效率可超過75%，甚至可達到80%。高效率可調式線性電源要能和高效率開關電源可靠地結合并能達到實用，必須解 決以下四個方面的技術難題1)開關電源全程功率調節；2)電磁兼容性；3)在各種輸出功率下系統的穩定性；4)直流供電系統。第1)、2)，3)另文專述，本發明解決第4)個問題。
發明內容
當開關電源解決了全程功率調節后，另一個問題是可調式直流穩壓電源低壓側 除主電源需要輸出電壓和電流能分別從零線性地調到最大值外，還有一些負載都是固定輸 出的輔助和控制電源，從開關電源的能量轉換原理和控制機理可知，開關電源只能有一個 反饋控制穩壓端，當該反饋端用于主電源而主電源作全程變化時，其它輔助和控制電源電 壓會有難以克服的、不可知的大幅度變動(原因是可調式直流穩壓電源輸出電壓電流差異 很大、大部分有多路主電源而輸出功率各異和開關電源變壓器的繞制和磁芯參數不完全一 樣等)，這不但給電源的設計帶來困難和品質受到影響，甚至有可能使系統崩潰，尤其是在 高效率可調式線性電源里。為了最大限度地提高效率，反饋控制只能用于電源調整管輸出 輸入電壓自動跟蹤，而不能采用反饋強度分配的辦法。根據高效率可調式線性電源的跟蹤原理，當輸出電壓改變時，變壓器主繞組直流
3電壓隨之改變，而電源調整管輸出輸入兩端電壓小于等于IV，例如，當輸出電壓在0-50V變 化時，主繞組直流電壓必須作1-51V的改變，這種大幅度變化，無論開關電源變壓器怎樣繞 制，都勢必對其它繞組電壓產生嚴重影響，因此，本發明采取高效率可調式線性電源各主輸 出電源獨立供電的方法是消除這種缺陷、保障其可靠工作的唯一方法，本發明對可調式直流穩壓電源的各種輸出功率、輸出單路、雙路或多路都可以很 好實施。本發明的技術實質和有益效果是可調式高效率線性電源和高效率開關電源組合可以最大限度地提升可調式直流 穩壓電源的整機效率，從而節約大量能源，而本發明解決了這兩者可靠結合必須解決的技 術難題之一，從而使其向現實成功應用跨進了一步。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1、圖2、圖3是本發明的基本原理框圖。圖1的供電系統用于單路輸出的可調式直流穩壓電源，主輸出由單獨的一個開關 電源供電，其它所有的輔助和控制電源由另一個小功率開關電源供電從而互不影響。圖2的供電系統用于雙路輸出的可調式直流穩壓電源，兩路主輸出用兩個獨立的 開關電源供電，而兩路所有的輔助和控制電源由另一個小功率開關電源供電，因這些負載 大小都變化不大，故合理分配反饋強度各輸出電壓都可以基本穩定。圖3中輔助和控制電源采用工頻變壓器，因為人類現今技術還沒有根本解決開關 電源的電磁兼容性和紋波大的問題，而可調式直流穩壓電源使用及其廣泛，對其性能要求 各不相同，輔助和控制電源采用開關電源在有些使用條件下不一定符合要求，故而采用小 功率的工頻變壓器。這種供電方法也可以用于圖2中的雙路輸出。圖4是一個完整的、采用高效率線性電源和高效率開關電源組合、并配以本發明 的供電系統構成的具體可實施例，該電路可雙路輸出電壓0-50V，電流0-2A，整機效率可達 75%，為便于說明，省略了過流保護、輸出值顯示、電子電位器模塊調節輸出電壓、電磁干擾 處理、輸出全程調節等單元電路。
具體實施例方式圖4中，兩路主輸出分別由兩個完全一樣的TOP電源管構成的單端反激式開關電 源作供電電源，而兩路主輸出所有的輔助和控制電路電源由一個5W的工頻變壓器供電，如 果顯示材料采用液晶顯示器或指針表頭，則變壓器功率只需3W即可。圖4中，IC2為普通 的集成三端穩壓器，因Vi-Vo = IV，而該穩壓器的Vi-Vo》3V才能正常工作，故增設了一組 3V的輔助電源，如果采用低壓差集成穩壓器，則該組電源可以不用，該圖是一個實際的可實 施電路，本說明書主要對本發明說明，更詳細的理解可參閱附圖2和《高效率線性直流穩定 電源》和《高頻開關電源全程功率調節》這兩個專利文獻。
權利要求
高效率可調式線性電源的直流供電系統是為了使高效率可調式線性電源和高效率開關電源組合而發明的一種直流供電方案，其特征是在高效率可調式線性電源里，主輸出穩壓電源用一個獨立的開關電源供電，所有輔助和控制電源共用一個單獨的電源供電。
2.根據權利要求1所述的高效率可調式線性電源的直流供電系統，其特征是輸出兩 路的高效率可調式線性電源和開關電源組合，其主輸出供電電源各用一個單獨的開關電 源。
3.根據權利要求1所述的高效率可調式線性電源的直流供電系統，其特征是輸出多 路的高效率可調式線性電源和開關電源組合，其主輸出供電電源都可以各用一個單獨的開 關電源。
4.根據權利要求1所述的高效率可調式線性電源的直流供電系統，其特征是開關電 源根據輸出功率的不同和使用需要采用不同的拓撲結構。
全文摘要
高效率可調式線性電源如果采用高效率開關電源供電，則可調式直流穩壓電源的效率將產生革命性的提高，整機效率可以超過75％，而可調式直流穩壓電源在進行全程功率調節時，會對共用開關電源的其它繞組電壓產生嚴重影響，致使采用這種方式的可調式直流穩壓電源不能正常工作，本發明《高效率可調式線性電源的直流供電系統》使用每一路主輸出穩壓電源各用一個獨立的開關電源供電，所有輔助和控制電源共用一個單獨的電源供電，從而有效地使高效率可調式線性電源和高效率開關電源成功組合。
文檔編號H02M3/335GK101854123SQ200910061338
公開日2010年10月6日 申請日期2009年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者程杰保, 程馨如 申請人:武漢市創佳源電子有限公司