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    一種輸出電流連續可調的高效率開關電源制造技術

    技術編號:13318793 閱讀:173 留言:0更新日期:2016-07-10 22:06
    本實用新型專利技術公開了一種輸出電流連續可調的高效率開關電源。該電源包括EMI電路及整流濾波電路、功率因數矯正電路PFC、不對稱半橋電路LLC、PFC控制電路、不對稱半橋控制電路、輸出整流濾波電路、電壓環與電流環控制電路、PWM調節&模擬調節電路和輔助電源電路。本設計能在負載電流變化很大的范圍內有良好的輸出電壓調節特性。該電源具有輸出電流連續可調的控制功能,同時由于采用功率因數矯正技術,提高了電網的利用率。該開關電源有著巨大的市場潛力,應用領域更加廣泛。另外該電源采用不對稱半橋拓撲,可得到高的整機效率。采用獨立的輔助電源可提供穩定的供電電壓,使電源內部供電更加穩定,模塊可靠性高,不會受外界因素的影響。

    【技術實現步驟摘要】

    本技術涉及開關電源,尤其涉及一種輸出電流連續可調的高效率開關電源
    技術介紹
    傳統電源不具備電流連續調節功能,很多情況下是在浪費能量,對小功率的電源來說該問題并不突出,但對大功率電源來說,如果沒有電流調節功能,在用電低谷期,能源浪費的問題則非常明顯。輸出電流連續可調技術其調節模式分為分段式開關調節、遙控式電流調節、可控硅電流調節。分段式開關調節是利用預先設定的開關來達到電流調節的目的,其優點無需額外的電流調節設備,安裝方便,成本低,但是不能實現無極電流調節,通常應用在家具照明領域;遙控式電流調節是通過紅外遙控與無線遙控來實現電流調節,但是其設計復雜、成本較高;可控硅電流調節是通過改變輸入電壓的導通角來實現電流調節的,但是其存在大量的諧波污染電網。而且傳統的電源技術一般采用的都是變壓器或電感繞組供電,容易受到系統的干擾,導致供電不穩定。
    技術實現思路
    鑒于上述現有技術存在的問題和缺陷,本技術設計一種輸出電流連續可調的高效率開關電源。本設計采用模擬電子器件設計的電流調節電路來實現由模擬信號控制電流調節且兼容PWM脈沖信號控制的電流調節,擺脫依靠對專用調節芯片的依賴。設計上拓撲的選擇性更靈活,成本更低。本技術提供了一種輸出電流連續可調的高效率開關電源,該電源由BOOST升壓器、LLC諧振變換器與獨立的反激拓撲結構組合而成。前級采用主動式PFC電路,用來提高整機功率因數,使電源工作時功率因數保持在0.98以上;后級DC/DC變換器采用LLC諧振變換器設計,該設計模式在負載輸出情況下,原邊開關管和副邊整流二極管實現零電壓與零電流的開通與關斷,減少了功率元器件的開關損耗,從而使該諧振變換器的效率達到了97%以上。電流調節部分通過模擬電子器件設計的調節電路擺脫了對調節專業芯片的依賴,可移植性較高,對后續開發電源項目有一定的借鑒作用。在設計輸出電流連續可調的高效率開關電源時,主要研究的內容為:該開關電源前級采用PFC技術,利用該技術可使交流輸入電流波形完全跟蹤交流輸入電壓波形的變化,使輸入電流呈正弦波,并且和輸入電壓同相位。在寬范圍電壓輸入條件下,前級采用主動PFC電路設計,其結構采用Boost電路結構,與整流橋串聯的電感能減小高頻噪聲、減小輸入濾波器的體積、實現成本低。本設計控制方式采用了最可靠的控制模式——平均電流法,其優勢在于不需要斜率補償、不易受到雜波信號干擾。DC/DC級設計采用LLC準諧振變換器技術,該拓撲的特點可以設置更長掉電保持時間。LLC諧振變換器使得MOSFET開關管處于零電壓開通與關斷,輸出整流二極管處于零電流的開通與關斷,提高了電路的效率。在LLC諧振變換器中輸出整流二極管上的電壓應力是輸出電壓的兩倍,在LLC諧振變換器中可以選擇耐壓比較低、導通阻抗較小的快恢復肖特基二極管等等,從而有利于電源效率的提高。在LLC諧振變換器MOSFET開關管的占空比是相等的,在開關轉換的期間插入固定的死區時間,從而LLC諧振變換器中的變壓器沒有直流偏置現象。調節技術:實現2~10V模擬信號調節,模擬調節是利用模擬電壓來控制恒流芯片的調節腳實現電流調節。該設計簡單、成本較低、電流調節效果不錯、可以實現無極調節;20%~100%的PWM脈沖信號調節是采用調整PWM占空比大小來實現調整電壓或電流的大小來實現電流調節,其控制精度較高,調節效果極佳,可以達到無極調節,通常應用在大功率的開關電源上電流。該調節技術具有集成度高、元件少、可靠性高的特點,輸出采用CV(恒壓)+CC(恒流)雙閉環反饋控制模式。該電源具有反激、BOOST、LLC并存的三大拓撲結構,需解決拓撲之間的相互干擾問題;另外電源輸出電流可調,在惡劣環境下工作,這對關鍵器件的選型、磁性器件的設計、熱設計、以及電源效率的提高是設計者必須要逾越的。本技術采取的技術方案是:一種輸出電流連續可調的高效率開關電源,其特征在于:包括EMI電路及整流濾波電路、功率因數矯正電路PFC、不對稱半橋電路LLC、PFC控制電路、不對稱半橋控制電路、輸出整流濾波電路、電壓環與電流環控制電路、PWM調節&模擬調節電路和輔助電源電路;其中,交流電壓信號由輸入接口連接至EMI電路及整流濾波電路,EMI電路及整流濾波電路連接至功率因數矯正電路PFC,功率因數矯正電路PFC連接至不對稱半橋電路LLC,不對稱半橋電路LLC連接至輸出整流濾波電路,輸出整流濾波電路連接至電壓環與電流環控制電路,同時又連接至輸出接口,PWM調節&模擬調節電路連接至電壓環與電流環控制電路,電壓環與電流環控制電路連接至不對稱半橋控制電路,不對稱半橋控制電路連接至不對稱半橋電路LLC,PFC控制電路連接至功率因數矯正電路PFC,輔助電源電路分別連接PFC控制電路、不對稱半橋控制電路、電壓環與電流環控制電路和PWM調節&模擬調節電路。本技術具有的優點和有益效果是:本設計能在負載電流變化很大的范圍內,有良好的輸出電壓調節特性。該款開關電源與現有電源設計相比具有輸出電流連續可調的智能控制功能,同時該電源技術采用功率因數矯正技術,提高了電網的利用率,隨著國家越來越重視節能減排,這種輸出電流可調的開關電源有著巨大的市場潛力,應用領域更加廣泛。另外該電源技術DC/DC變換采用不對稱半橋拓撲,該拓撲優勢能夠使MOS開關管實現零電壓開關ZVS,輸出整流二極管實現零電流開關ZCS,使得該技術電源可以得到非常高的整機效率。本設計采用內部獨立的輔助電源技術,獨立的輔助電源提供穩定的供電電壓,使電源內部供電更加穩定,模塊可靠性高,不會受外界因素的影響。附圖說明圖1為本技術電路連接原理框圖;圖2為圖1中的EMI電路及整流濾波電路、功率因數矯正PFC電路、PFC控制電路的電原理圖;圖3為圖1中的不對稱半橋電路LLC、輸出整流濾波電路、不對稱半橋控制電路的電原理圖;圖4為圖1中的輔助電源電路的電原理圖;圖5為圖1中的電壓環與電流環控制電路、PWM調節&模擬調節電路的電原理圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步說明參照圖1,本技術包括EMI電路及整流濾波電路1、功率因數矯正PFC電路2、不對稱半橋電路LLC3、PFC控制電路4、不對稱半橋控制電路5、輸出整流濾波電路6、電壓環與電流環控制電路7、PWM調節&模擬調節電路8和輔助電源電路9;其中,交流電壓信號由輸入接口連接至EMI電路及整流濾波電路1,EMI電路及整流濾波電路1連接至功率因數矯正電路<本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種輸出電流連續可調的高效率開關電源,其特征在于:包括EMI電路及整流濾波電路、功率因數矯正電路PFC、不對稱半橋電路LLC、PFC控制電路、不對稱半橋控制電路、輸出整流濾波電路、電壓環與電流環控制電路、PWM調節&模擬調節電路和輔助電源電路;其中,交流電壓信號由輸入接口連接至EMI電路及整流濾波電路,EMI電路及整流濾波電路連接至功率因數矯正電路PFC,功率因數矯正電路PFC連接至不對稱半橋電路LLC,不對稱半橋電路LLC連接至輸出整流濾波電路,輸出整流濾波電路連接至電壓環與電流環控制電路,同時又連接至輸出接口,PWM調節&模擬調節電路連接至電壓環與電流環控制電路,電壓環與電流環控制電路連接至不對稱半橋控制電路,不對稱半橋控制電路連接至不對稱半橋電路LLC,PFC控制電路連接至功率因數矯正電路PFC,輔助電源電路分別連接PFC控制電路、不對稱半橋控制電路、電壓環與電流環控制電路和PWM調節&模擬調節電路。

    【技術特征摘要】
    1.一種輸出電流連續可調的高效率開關電源,其特征在于:包括EMI電路及整流濾波電
    路、功率因數矯正電路PFC、不對稱半橋電路LLC、PFC控制電路、不對稱半橋控制電路、輸出
    整流濾波電路、電壓環與電流環控制電路、PWM調節&模擬調節電路和輔助電源電路;其中,
    交流電壓信號由輸入接口連接至EMI電路及整流濾波電路,EMI電路及整流濾波電路連接至
    功率因數矯正電路PFC,功率因數矯正電路PFC連接至不對稱半橋電路LLC,不對稱半橋...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:張全超周锎陳亞飛鄧學利李曉鵬
    申請(專利權)人:天津光電潤達電子有限公司
    類型:新型
    國別省市:天津;12

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