一種高壓開關電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及開關電源【技術領域】，特別涉及一種高壓開關電源，其包括輸入電壓HV、驅動電路、濾波分壓電路、均壓電路和至少兩個串聯的初級功率回路，本實用新型通過濾波分壓電路對輸入電壓進行分壓，分壓電容與開關管構成至少兩個初級功率回路，對于一個開關管來說，在關閉時，其承受的電壓為該電容上的電壓、次級反射電壓以及由于變壓器T2漏感引起的電壓尖峰之和，由于該電容上的電壓為輸入電壓的1/2甚至更小，大大降低了一個開關管的峰值電壓，因此，可使用耐壓低的開關管，降低了成本；由于至少兩個初級功率回路共用一個變壓器T2，與現有技術使用多個變壓器相比，其參數一致，電感量一致，可使得母線電壓平衡，提高可靠性。
【專利說明】
一種高壓開關電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及開關電源，特別涉及一種高壓開關電源。
【背景技術】
[0002]通常，電力電子系統經常要使用到高電壓，而控制系統又需要使用低壓直流，這就需要通過高壓開關電源將高電壓轉換成低電壓提供給控制系統使用。由于輸入電壓高(一般為1000V — 2000V)，現有的高壓開關電源一般使用雙管反激或雙管正激來實現開關作用，而使用的開關管的耐壓需要比輸入電壓還高，比如:對于2000V的輸入電壓，至少需要使用2000V以上的開關管，而耐高壓的開關管價格較貴，且不易購買。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種高壓開關電源，該高壓開關電源可使用耐低壓的開關管，降低了成本，可使得母線電壓平衡，提高可靠性。
[0004]為此給出一種高壓開關電源，包括輸入電壓HV、驅動電路、濾波分壓電路、均壓電路和至少兩個串聯的初級功率回路，至少兩個串聯的初級功率回路接于所述輸入電壓H V和地之間，本實用新型中，
[0005]所述驅動電路為驅動變壓器Tl，所述驅動變壓器Tl包括多個次級繞組，所述高壓開關電源還包括單個變壓器T2和多個帶柵極電阻的開關管，所述變壓器T2包括多個初級繞組，所述濾波分壓電路包括多個串聯的電容，所述均壓電路包括多個均壓電阻；所述變壓器Tl的次級繞組的數量、所述變壓器T2的初級繞組的數量、開關管的數量、電容的數量、均壓電阻的數量均與所述初級功率回路的數量相同，一個所述電阻與一個所述電容并聯；
[0006]每個所述初級功率回路包括:一個電容、一個變壓器T2的初級繞組和一個開關管，所述開關管的柵極電阻與所述變壓器Tl的一個次級繞組的一端連接，所述電容的一端連接變壓器T2的初級繞組的一端，所述變壓器T2的初級繞組的另一端與所述開關管的漏極連接，所述開關管的源極與所述電容的另一端、所述變壓器Tl的次級繞組的另一端、下一個初級功率回路的變壓器T2的初級繞組的一端連接。
[0007]具體的，所述變壓器Tl包括次級繞組N2、次級繞組N3、次級繞組N4和次級繞組N5，所述變壓器T2包括初級繞組N6、初級繞組N7、初級繞組N8和初級繞組N9。
[0008]具體的，所述初級功率回路包括四個，分別是第一初級功率回路、第二初級功率回路、第二初級功率回路和第四初級功率回路。
[0009]具體的，所述第一初級功率回路包括電容Cl、變壓器T2的初級繞組N6、開關管Ql和開關管Ql的柵極電阻R8 ;所述第二初級功率回路包括電容C2、變壓器T2的初級繞組N7、開關管Q2和開關管Q2的柵極電阻R6 ;所述第三初級功率回路包括電容C3、變壓器T2的初級繞組NS、開關管Q3和開關管Q13的柵極電阻R9 ;所述第四初級功率回路包括電容C4、變壓器T2的初級繞組N9、開關管Q4和開關管Q4的柵極電阻R14 ；
[0010]所述次級繞組N2的一端與所述柵極電阻R14連接，所述次級繞組N3的一端與所述柵極電阻R9連接，所述次級繞組N4的一端與所述柵極電阻R6連接，所述次級繞組N5的一端與所述柵極電阻R8連接；
[0011]所述次級繞組N2的另一端與所述開關管Q4的源極連接，所述次級繞組N3的另一端與所述開關管Q3的源極連接，所述次級繞組N4的另一端與所述開關管Q2的源極連接，所述次級繞組N5的另一端與所述開關管Ql的源極連接。
[0012]具體的，所述均壓電路包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3和電阻R4。
[0013]具體的，所述變壓器Tl包括初級繞組NI，所述變壓器T2包括次級繞組NlO和NI I。
[0014]具體的，還包括次級輸出功率回路，其包括所述變壓器T2的次級繞組N10、二極管D1、電容C8和輸出電壓VOl，次級繞組NlO的一端與二極管Dl的正極連接，二極管Dl的負極與輸出電壓V01、電容C8的正極連接，電容C8的負極與次級繞組NlO的另一端、地連接。
[0015]具體的，還包括控制電路，所述控制電路包括芯片U1、電阻R5、電阻R7、電阻R12、電阻R17、電容C5、電容C6、電容C7、電容C9、電容Cl 1、三極管Q5和三極管Q6，所述芯片Ul的VRF引腳與電阻R5的一端、電容C5的一端和電源Vref連接，電阻R5的另一端與芯片Ul的RTCT引腳、電容C6的一端連接，電容C5的另一端、電容C6的另一端接地，芯片Ul的VCC引腳與電阻R17的一端、電容Cll的一端、電源VCC連接，電阻R17的另一端接所述輸入電壓HV，電容Cll的另一端接地，芯片Ul的OUT引腳與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管Q5的基極、三極管Q6的基極連接，三極管Q5的集電極與電源VCC連接，三極管Q5的發射極與三極管Q6的發射極、電容C9的一端連接，電容C9的另一端與變壓器Tl的初級繞組NI的一端、所述變壓器Tl的初級繞組NI的另一端與所述三極管Q6的集電極、地連接；
[0016]具體的，芯片Ul的COM引腳接有隔離反饋電路，其包括電阻R10、電阻R11、電阻R13、電阻R15、光耦U2和三端可調基準源U3，電阻Rll的一端與電源Vref連接，電阻Rll的另一端與芯片Ul的COM引腳和光耦U2的受光器的集電極連接，光耦U2的受光器的發射極接地，光耦U2的發光器的陽極與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與輸出電壓V01、電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與三端可調基準源U3的控制端、電阻R15的一端連接，電阻R15的另一端與三端可調基準源U3的正極、地連接，三端可調基準源U3的負極與光耦U2的發光器的陰極連接。
[0017]具體的，還包括供電功率回路，其包括所述變壓器T2的次級繞組Nil、二極管D2、電容ClO和電源VCC，次級繞組Nll的一端與二極管D2的正極連接，二極管D2的負極與電容ClO的正極、電源VCC連接，電容ClO的負極與次級繞組Nll的另一端、地連接。
[0018]有益效果:本實用新型通過濾波分壓電路對輸入電壓進行分壓，分壓電容再與開關管構成至少兩個初級功率回路，驅動變壓器Tl用于將接收到的控制信號經隔離后驅動不同開關管的開啟和關閉，不同開關管同時開啟和關閉，對于一個開關管來說，在關閉時，其承受的電壓為該電容上的電壓、次級反射電壓以及由于變壓器T2漏感引起的電壓尖峰之和，由于該電容上的電壓為輸入電壓的1/2甚至更小，大大降低了一個開關管的峰值電壓，因此，本實用新型可使用耐壓低的開關管，降低了成本；另外，由于至少兩個初級功率回路共用一個變壓器T2，與現有技術使用多個變壓器相比，其參數一致，電感量一致，繞組的電壓均衡，可使得母線電壓平衡，提高可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的一個實施例的電路圖。
[0020]圖中包括有:
[0021]I——控制電路、11——隔離反饋電路；
[0022]2——驅動電路；
[0023]3——均壓電路；
[0024]4——濾波分壓電路；
[0025]5—第一初級功率回路；
[0026]6——第二初級功率回路；
[0027]7—第三初級功率回路；
[0028]8——第四初級功率回路；
[0029]9-次級輸出功率回路；
[0030]10——供電功率回路。
【具體實施方式】
[0031]本實施例的一種高壓開關電源，如圖1所示，包括輸入電壓HV、驅動電路2、濾波分壓電路4、均壓電路3和四個串聯的初級功率回路，驅動電路2為驅動變壓器Tl，驅動變壓器TI包括一個初級繞組和四個次級繞組，分別是初級繞組N1、次級繞組N2、次級繞組N3、次級繞組N4和次級繞組N5，高壓開關電源還包括變壓器T2和四個帶柵極電阻的開關管，變壓器T2包括四個初級繞組和兩個次級繞組，分別是初級繞組N6、初級繞組N7、初級繞組NS、初級繞組N9、次級繞組NlO和次級繞組NI I，開關管分別為帶柵極電阻R8的場效應管Ql、帶柵極電阻R6的場效應管Q2、帶柵極電阻R9的場效應管Q3和帶柵極電阻R14的場效應管Q4。
[0032]濾波分壓電路4包括串聯的電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4，均壓電路3包括阻值相等的電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，電阻Rl和點Cl并聯，電阻R2和電容C2并聯，電阻R3和電容C3并聯，電阻R4和電容C4并聯。
[0033]電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4起濾波和分壓的作用，電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4為均壓電阻，阻值相等，用來保證電容Cl、電容C2、電容C3和電容C4的電壓趨于相等，等于輸入電壓的1/4。
[0034]四個串聯的初級功率回路接于所述輸入電壓HV和地之間，四個串聯的初級功率回路分別為第一初級功率回路5、第二初級功率回路6、第三初級功率回路7和第四初級功率回路8。
[0035]第一初級功率回路5包括電容Cl、變壓器T2的初級繞組N6、場效應管Ql和場效應管Ql的柵極電阻R8，電容Cl的一端與輸入電壓HV、變壓器T2的初級繞組N6的一端連接，變壓器T2的初級繞組N6的另一端與場效應管Ql的漏極連接，場效應管Ql的源極與電容Cl的另一端、變壓器Tl的次級繞組N5的一端連接，變壓器Tl的次級繞組N5的另一端與場效應管Ql的柵極電阻R8連接；
[0036]所述第二初級功率回路6包括電容C2、變壓器T2的初級繞組N7、場效應管Q2和場效應管Q2的柵極電阻R6，電容C2的一端與場效應管Ql的源極、變壓器T2的初級繞組N7的一端連接，變壓器T2的初級繞組N7的另一端與場效應管Q2的漏極連接，場效應管Q2的源極與電容C2的另一端、變壓器Tl的次級繞組N4的一端連接，變壓器Tl的次級繞組N4的另一端與場效應管Q2的柵極電阻R6連接；
[0037]所述第三初級功率回路7包括電容C3、變壓器T2的初級繞組N8、場效應管Q3和場效應管Q13的柵極電阻R9，電容C3的一端與場效應管Q2的源極、變壓器T2的初級繞組N8的一端連接，變壓器T2的初級繞組N8的另一端與場效應管Q3的漏極連接，場效應管Q3的源極與電容C3的另一端、變壓器Tl的次級繞組N3的一端連接，變壓器Tl的次級繞組N3的另一端與場效應管Q3的柵極電阻R9連接；
[0038]所述第四初級功率回路8包括電容C4、變壓器T2的初級繞組N9、場效應管Q4和場效應管Q4的柵極電阻R14，電容C4的一端與場效應管Q3的源極、變壓器T2的初級繞組N9的一端連接，變壓器T2的初級繞組N9的另一端與場效應管Q4的漏極連接，場效應管Q4的源極通過電阻R16與電容C4、變壓器Tl的次級繞組N2的一端連接，變壓器Tl的次級繞組N2的另一端與場效應管Q4的柵極電阻R14連接。
[0039]對于場效應管Ql來說，在關閉時，其承受的電壓為電容Cl上的電壓、次級反射電壓以及由于變壓器T2漏感引起的電壓尖峰之和，由于電容Cl上的電壓為輸入電壓HV的1/4，大大降低了場效應管Ql的峰值電壓，對于2000V的輸入電壓，采用600V的場效應管即可，場效應管Q2、Q3、Q4的情況與Ql類似，因此，本實用新型可使用耐壓低的場效應管，降低了成本；另外，由于四個初級功率回路共用一個變壓器T2，因此，其參數一致，電感量一致，繞組的電壓均衡，可使得母線電壓平衡，提高可靠性。
[0040]所述次級繞組N2的一端與所述柵極電阻R14連接，所述次級繞組N3的一端與所述柵極電阻R9連接，所述次級繞組N4的一端與所述柵極電阻R6連接，所述次級繞組N5的一端與所述柵極電阻R8連接；
[0041]所述次級繞組N2的另一端與所述場效應管Q4的源極連接，所述次級繞組N3的另一端與所述場效應管Q3的源極連接，所述次級繞組N4的另一端與所述場效應管Q2的源極連接，所述次級繞組N5的另一端與所述場效應管Ql的源極連接。
[0042]具體的，還包括次級輸出功率回路9，其包括所述變壓器T2的次級繞組N10、二極管Dl、電容C8和輸出電壓VOl，次級繞組NlO的一端與二極管Dl的正極連接，二極管Dl的負極與輸出電壓V01、電容C8的正極連接，電容C8的負極與次級繞組NlO的另一端、地連接。
[0043]具體的，還包括產生所述控制信號的控制電路1，所述控制電路I包括芯片U1、電阻R5、電阻R7、電阻R12、電阻R17、電容C5、電容C6、電容C7、電容C9、電容C11、三極管Q5和三極管Q6，所述芯片Ul的VRF引腳與電阻R5的一端、電容C5的一端和電源Vref連接，電阻R5的另一端與芯片Ul的RTCT引腳、電容C6的一端連接，電容C5的另一端、電容C6的另一端接地，芯片Ul的VCC引腳與電阻R17的一端、電容Cll的一端、電源VCC連接，電阻R17的另一端接所述輸入電壓HV，電容Cll的另一端接地，芯片Ul的OUT引腳與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管Q5的基極、三極管Q6的基極連接，三極管Q5的集電極與電源VCC連接，三極管Q5的發射極與三極管Q6的發射極、電容C9的一端連接，電容C9的另一端與變壓器Tl的初級繞組NI的一端、所述變壓器Tl的初級繞組NI的另一端與所述三極管Q6的集電極、地連接；
[0044]芯片Ul的COM引腳接有隔離反饋電路11，其包括電阻R10、電阻R11、電阻R13、電阻R15、光耦U2和三端可調基準源U3，電阻Rll的一端與電源Vref連接，電阻Rll的另一端與芯片Ul的COM引腳和光耦U2的受光器的集電極連接，光耦U2的受光器的發射極接地，光耦U2的發光器的陽極與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與輸出電壓V01、電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與三端可調基準源U3的控制端、電阻R15的一端連接，電阻R15的另一端與三端可調基準源U3的正極、地連接，三端可調基準源U3的負極與光耦U2的發光器的陰極連接。
[0045]控制芯片Ul用來根據輸出電壓及輸出功率來調節PWM占空比，以保證輸出電壓VOl的穩定。隔離反饋電路11用于將輸出電壓VOl的誤差信號傳遞給控制芯片Ul。
[0046]具體的，還包括控制芯片Ul的VCC供電功率回路10，其包括變壓器T2的次級繞組Nil、二極管D2、電容ClO和電源VCC，次級繞組Nll的一端與二極管D2的正極連接，二極管D2的負極與電容ClO的正極、電源VCC連接，電容ClO的負極與次級繞組Nll的另一端、地連接。
【權利要求】
1.一種高壓開關電源，包括輸入電壓HV、驅動電路、濾波分壓電路、均壓電路和至少兩個串聯的初級功率回路，至少兩個串聯的初級功率回路接于所述輸入電壓HV和地之間，其特征是: 所述驅動電路為驅動變壓器Tl，所述驅動變壓器Tl包括多個次級繞組，所述高壓開關電源還包括單個變壓器T2和多個帶柵極電阻的開關管，所述變壓器T2包括多個初級繞組，所述濾波分壓電路包括多個串聯的電容，所述均壓電路包括多個均壓電阻；所述變壓器Tl的次級繞組的數量、所述變壓器T2的初級繞組的數量、開關管的數量、電容的數量、均壓電阻的數量均與所述初級功率回路的數量相同，一個所述電阻與一個所述電容并聯； 每個所述初級功率回路包括:一個電容、一個變壓器T2的初級繞組和一個開關管，所述開關管的柵極電阻與所述變壓器Tl的一個次級繞組的一端連接，所述電容的一端連接變壓器T2的初級繞組的一端，所述變壓器T2的初級繞組的另一端與所述開關管的漏極連接，所述開關管的源極與所述電容的另一端、所述變壓器Tl的次級繞組的另一端、下一個初級功率回路的變壓器T2的初級繞組的一端連接。
2.根據權利要求1所述的一種高壓開關電源，其特征是，所述變壓器Tl包括次級繞組N2、次級繞組N3、次級繞組N4和次級繞組N5，所述變壓器T2包括初級繞組N6、初級繞組N7、初級繞組N8和初級繞組N9。
3.根據權利要求2所述的一種高壓開關電源，其特征是，所述初級功率回路包括四個，分別是第一初級功率回路、第二初級功率回路、第二初級功率回路和第四初級功率回路。
4.根據權利要求3所述的一種高壓開關電源，其特征是，所述第一初級功率回路包括電容Cl、變壓器T2的初級繞組N6、開關管Ql和開關管Ql的柵極電阻R8 ;所述第二初級功率回路包括電容C2、變壓器T2的初級繞組N7、開關管Q2和開關管Q2的柵極電阻R6 ;所述第三初級功率回路包括電容C3、變壓器T2的初級繞組NS、開關管Q3和開關管Q13的柵極電阻R9 ;所述第四初級功率回路包括電容C4、變壓器T2的初級繞組N9、開關管Q4和開關管Q4的柵極電阻R14 ； 所述次級繞組N2的一端與所述柵極電阻R14連接，所述次級繞組N3的一端與所述柵極電阻R9連接，所述次級繞組N4的一端與所述柵極電阻R6連接，所述次級繞組N5的一端與所述柵極電阻R8連接； 所述次級繞組N2的另一端與所述開關管Q4的源極連接，所述次級繞組N3的另一端與所述開關管Q3的源極連接，所述次級繞組N4的另一端與所述開關管Q2的源極連接，所述次級繞組N5的另一端與所述開關管Ql的源極連接。
5.根據權利要求4所述的一種高壓開關電源，其特征是，所述均壓電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4。
6.根據權利要求5所述的一種高壓開關電源，其特征是，所述變壓器Tl包括初級繞組NI，所述變壓器T2包括次級繞組NlO和NI I。
7.根據權利要求6所述的一種高壓開關電源，其特征是，還包括次級輸出功率回路，其包括所述變壓器T2的次級繞組N10、二極管D1、電容C8和輸出電壓V01，次級繞組NlO的一端與二極管Dl的正極連接，二極管Dl的負極與輸出電壓VOl、電容C8的正極連接，電容C8的負極與次級繞組NlO的另一端、地連接。
8.根據權利要求7所述的一種高壓開關電源，其特征是，還包括控制電路，所述控制電路包括芯片U1、電阻R5、電阻R7、電阻R12、電阻R17、電容C5、電容C6、電容C7、電容C9、電容C11、三極管Q5和三極管Q6，所述芯片Ul的VRF引腳與電阻R5的一端、電容C5的一端和電源Vref連接，電阻R5的另一端與芯片Ul的RTCT引腳、電容C6的一端連接，電容C5的另一端、電容C6的另一端接地，芯片Ul的VCC引腳與電阻R17的一端、電容Cll的一端、電源VCC連接，電阻R17的另一端接所述輸入電壓HV，電容Cll的另一端接地，芯片Ul的OUT引腳與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管Q5的基極、三極管Q6的基極連接，三極管Q5的集電極與電源VCC連接，三極管Q5的發射極與三極管Q6的發射極、電容C9的一端連接，電容C9的另一端與變壓器Tl的初級繞組NI的一端、所述變壓器Tl的初級繞組NI的另一端與所述三極管Q6的集電極、地連接； 根據權利要求8所述的一種高壓開關電源，其特征是，所述芯片Ul的COM引腳接有隔離反饋電路，其包括電阻R10、電阻R11、電阻R13、電阻Rl5、光耦U2和三端可調基準源U3，電阻Rll的一端與電源Vref連接，電阻Rll的另一端與芯片Ul的COM引腳和光耦U2的受光器的集電極連接，光耦U2的受光器的發射極接地，光耦U2的發光器的陽極與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與輸出電壓VOl、電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與三端可調基準源U3的控制端、電阻R15的一端連接，電阻R15的另一端與三端可調基準源U3的正極、地連接，三端可調基準源U3的負極與光耦U2的發光器的陰極連接。
9.根據權利要求8所述的一種高壓開關電源，其特征是，還包括供電功率回路，其包括所述變壓器T2的次級繞組Nil、二極管D2、電容ClO和電源VCC，次級繞組Nll的一端與二極管D2的正極連接，二極管D2的負極與電容ClO的正極、電源VCC連接，電容ClO的負極與次級繞組Nll的另一端、地連接。
【文檔編號】H02M7/217GK203984266SQ201420395539
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】陳書生 申請人:廣東易事特電源股份有限公司