支持直流电流源输入的单级隔离式变换器.pdf
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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011104626.9 (22)申请日 2020.10.15 (71)申请人 西华大学 地址 610039 四川省成都市金牛区土桥金 周路999号 (72)发明人 阎铁生夏浩刚陈绍琼杨波 蔡曦宇王军孙章宋潇潇 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 丁曼曼 (51)Int.Cl. H02M 3/335(2006.01) H02M 7/48(2007.01) (54)发明名称 一种支持直流电流源输入的单级隔离式变 换器 (57)摘要 本申请公。
2、开了一种支持直流电流源输入的 单级隔离式变换器, 包括转换电路、 电压变换电 路、 控制器、 辅助供电电路及预充电电路。 由于设 置了控制器, 因此当输出电压波动时, 可以通过 控制器控制开关管的占空比, 以此控制输出电压 的大小, 使输出电压快速稳定, 提高输出电压的 稳定性。 此外, 由于设置了预充电电路及辅助供 电电路, 在变换器启动时, 预充电电路中的第一 稳压管被击穿后向辅助供电电路供电, 在变换器 稳定工作时, 预充电电路则不工作, 由辅助供电 电路工作, 因此预充电电路中的稳压管无需一直 维持被击穿的状态, 只在变换器启动时短暂的消 耗功率, 在变换器稳定工作时, 稳压管没有功率。
3、 损耗, 因此提高了变换器的转换效率。 权利要求书2页 说明书11页 附图8页 CN 112152468 A 2020.12.29 CN 112152468 A 1.一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 包括: 与直流电流源连接的转换电路, 用于将所述直流电流源输出的第一直流电流源转换为 第一交流电, 所述转换电路中包括用于控制所述转换电路的输出电压的开关管; 与所述转换电路连接的电压变换电路, 用于将所述第一交流电进行电压变换以为负载 供电; 与所述电压变换电路的输出端连接的控制器, 用于获取所述电压变换电路的输出电 压, 与预先设置的标准信号进行比较, 并根据比较结果控。
4、制所述开关管的占空比; 与所述控制器连接的辅助供电电路, 用于在所述变换器启动时和所述变换器稳定工作 时, 为所述控制器提供启动电压和工作电压; 与所述转换电路并联的预充电电路, 用于在所述支持直流电流源输入的单级隔离式变 换器启动的情况下, 通过所述预充电电路的第一稳压管被击穿后产生的电压, 向所述辅助 供电电路提供所述启动电压, 在所述支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向所述负载 稳定供电的情况下, 所述预充电电路停止工作; 其中, 所述预充电电路停止工作时, 所述电压变换电路向所述辅助供电电路提供所述 工作电压。 2.根据权利要求1所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在。
5、于, 所述 电压变换电路包括: 变压器及整流电路; 所述变压器, 用于对所述第一交流电经过变压处理后, 转化为第二交流电; 所述整流电路, 用于将所述第二交流电转化为所述输出电压后, 向所述负载供电。 3.根据权利要求1所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所述 预充电电路还包括: 第一电容、 第一二极管、 第一电阻; 其中, 所述第一电容与所述第一稳压 管并联, 所述第一电容的第一端与所述第一二极管的阳极连接, 所述第一电容的第二端接 地, 所述第一电阻的第一端与所述第一二极管的阴极连接, 所述第一电阻的第二端与所述 辅助供电电路连接。 4.根据权利要求2或3所述的支持。
6、直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所述变压器的原边包含两组线圈, 所述变压器的副边包含一组线圈; 其中, 所述原边的第一 线圈与所述转换电路的输出端连接, 所述原边的第二线圈与所述辅助供电电路连接, 所述 副边的线圈与所述整流电路连接。 5.根据权利要求4所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所述 转换电路包括: 滤波电感、 第一电感、 第二电感、 第一开关管、 第二开关管以及吸收电路; 其 中, 所述吸收电路包括第三二极管、 第四二极管、 第二电容、 第三电容、 第二电阻及第三电 阻, 所述滤波电感的第一端与所述第一电容的第一端连接, 所述滤波电感的第二。
7、端与所述 第一电感的第一端及所述第二电感的第一端连接, 所述第一电感的第二端与所述第一开关 管的漏极、 所述第一线圈的同名端、 所述第三二极管的阳极连接, 所述第一开关管的源极与 所述第二电容的第二端、 所述第二电阻的第二端以及地电位连接, 所述第三二极管的阴极 与所述第二电容的第一端以及所述第二电阻的第一端连接, 所述第二电感的第二端与所述 第一线圈的异名端、 所述第二开关管的漏极、 所述第四二极管的阳极连接, 所述第二开关管 的源极与所述第三电容的第二端、 所述第三电阻的第二端以及地电位连接, 所述第四二极 管的阴极与所述第三电容的第一端及所述第三电阻的第一端连接。 权利要求书 1/2 页。
8、 2 CN 112152468 A 2 6.根据权利要求4所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所述 辅助供电电路包括: 第一整流桥、 稳压器、 第四电容、 第五电容、 第二稳压管及第四电阻; 其 中, 所述第一整流桥的第一端与所述稳压器的第二端以及所述第五电容的第一端连接, 所 述第一整流桥的第二端与所述第五电容第二端以及地电位连接, 所述第一整流桥的第三端 与所述第二线圈的同名端连接, 所述第一整流桥的第四端与所述第二线圈的异名端连接, 所述稳压器的第一端与所述第四电容的第一端连接, 所述稳压器的第三端接地, 所述第四 电容的第二端接地, 所述第二稳压管的阴极与所述第。
9、一电阻的第二端连接, 所述第二稳压 管的阳极与所述第四电阻的第一端以及所述控制器中的控制器启动引脚连接, 所述第四电 阻的第二端接地; 所述第一整流桥, 用于在所述支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向所述负载稳 定供电的情况下, 将所述电压变换电路提供的第三交流电转化为第二直流电; 所述稳压器, 用于将所述第二直流电进行稳压处理后, 向所述控制器提供稳定的所述 工作电压。 7.根据权利要求6所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所述 控制器包括: 误差放大器、 PI控制器、 基准电压源、 比较器、 锯齿波产生器、 RS触发器、 固定频 率方波产生器、 D触发器、 第一或。
10、非门、 第二或非门、 第一非门及第二非门; 其中, 所述误差放 大器的反相端与所述电压变换电路的输出端连接, 所述误差放大器的同相端与所述基准电 压源的正极连接, 所述基准电压源的负极接副边地, 所述PI控制器的第一端与所述误差放 大器的输出端连接, 所述PI控制器的第二端与所述误差放大器的反相端连接, 所述比较器 的反相端与所述误差放大器的输出端连接, 所述比较器的同相端与所述锯齿波产生器连 接, 所述RS触发器的复位端与所述比较器的输出端连接, 所述RS触发器的置位端与所述固 定频率方波产生器连接, 所述RS触发器的第一输出端与所述D触发器的时钟端、 所述第一或 非门的第二端以及所述第二或。
11、非门的第二端连接, 所述D触发器的输入端与所述第二或非 门的第一端连接, 所述D触发器的第一输出端与所述第一或非门的第一端连接, 所述D触发 器的第二输出端与所述第二或非门的第一端连接, 所述第一或非门的第三端与所述第一非 门的第二端连接, 所述第二或非门的第三端与所述第二非门的第二端连接, 所述第一非门 的第一端与所述第一开关管的栅极连接, 所述第二非门的第一端与所述第二开关管的栅极 连接, 所述第一非门和所述第二非门的控制器启动引脚分别与第二稳压管的阳极连接。 8.根据权利要求7所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 还包 括: 输出电压采样电路; 其中, 所述输出电压。
12、采样电路包括第五电阻和第六电阻, 所述第五 电阻的第一端与所述电压变换电路的输出端正极连接, 所述第五电阻的第二端与所述第六 电阻的第一端连接, 所述第六电阻的第二端与输出端负极和副边地连接; 所述误差放大器的反相端与所述电压变换电路的输出端连接具体为: 所述误差放大器 的反相端与所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接。 9.根据权利要求4所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所述 变压器具体为隔离式变压器。 10.根据权利要求5所述的支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 其特征在于, 所 述稳压器具体为线性稳压器。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112152468。
13、 A 3 一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器 技术领域 0001 本申请涉及供电技术领域, 特别是涉及一种支持直流电流源输入的单级隔离式变 换器。 背景技术 0002 随着科技的发展及对海洋权益的日益重视, 海洋观测网和海底远程通信网络受到 越来越多的关注, 由于这些网络部署在水下, 且这些网络包含的用电设备无法从所处环境 中获取电能, 因此需要通过在陆地上的设备对其供电。 0003 如图1所示, 目前通过大型的稳压管矩阵将直流电流源转化成电压源, 再通过隔离 式DC/DC变换器变压后向用电设备供电, 由于大型的稳压管矩阵在转换过程中消耗大量的 功率, 导致由稳压管矩阵构成支持电流源输入。
14、的单级隔离式变换器的转换效率低、 散热难 处理、 体积大。 0004 由此可见, 如何提高支持电流源输入的单级隔离式变换器的转换效率和减小体积 是本领域技术人员亟待解决的问题。 发明内容 0005 本申请的目的是提供一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器。 0006 为解决上述技术问题, 本申请提供一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换 器, 包括: 0007 与直流电流源连接的转换电路, 用于将所述直流电流源输出的第一直流电流源转 换为第一交流电, 所述转换电路中包括用于控制所述转换电路的输出电压的开关管; 0008 与所述转换电路连接的电压变换电路, 用于将所述第一交流电进行电压变换以为。
15、 负载供电; 0009 与所述电压变换电路的输出端连接的控制器, 用于获取所述电压变换电路的输出 电压, 与预先设置的标准信号进行比较, 并根据比较结果控制所述开关管的占空比; 0010 与所述控制器连接的辅助供电电路, 用于在所述变换器启动时和所述变换器稳定 工作时, 为所述控制器提供启动电压和工作电压; 0011 与所述转换电路并联的预充电电路, 用于在所述支持直流电流源输入的单级隔离 式变换器启动的情况下, 通过所述预充电电路的第一稳压管被击穿后产生的电压, 向所述 辅助供电电路提供所述启动电压, 在所述支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向所述 负载稳定供电的情况下, 所述预充电电路停。
16、止工作; 0012 其中, 所述预充电电路停止工作时, 所述电压变换电路向所述辅助供电电路提供 所述工作电压。 0013 优选的, 所述电压变换电路包括: 变压器及整流电路; 0014 所述变压器, 用于对所述第一交流电经过变压处理后, 转化为第二交流电; 0015 所述整流电路, 用于将所述第二交流电转化为所述输出电压后, 向所述负载供电。 说明书 1/11 页 4 CN 112152468 A 4 0016 优选的, 所述预充电电路还包括: 第一电容、 第一二极管、 第一电阻; 其中, 所述第 一电容与所述第一稳压管并联, 所述第一电容的第一端与所述第一二极管的阳极连接, 所 述第一电容的。
17、第二端接地, 所述第一电阻的第一端与所述第一二极管的阴极连接, 所述第 一电阻的第二端与所述辅助供电电路连接。 0017 优选的, 所述变压器的原边包含两组线圈, 所述变压器的副边包含一组线圈; 其 中, 所述原边的第一线圈与所述转换电路的输出端连接, 所述原边的第二线圈与所述辅助 供电电路连接, 所述副边的线圈与所述整流电路连接。 0018 优选的, 所述转换电路包括: 滤波电感、 第一电感、 第二电感、 第一开关管、 第二开 关管以及吸收电路; 其中, 所述吸收电路包括第三二极管、 第四二极管、 第二电容、 第三电 容、 第二电阻及第三电阻, 所述滤波电感的第一端与所述第一电容的第一端连接。
18、, 所述滤波 电感的第二端与所述第一电感的第一端及所述第二电感的第一端连接, 所述第一电感的第 二端与所述第一开关管的漏极、 所述第一线圈的同名端以及所述第三二极管的阳极连接, 所述第一开关管的源极与所述第二电容的第二端、 所述第二电阻的第二端及地面连接, 所 述第三二极管的阴极与所述第二电容的第一端以及所述第二电阻的第一端连接, 所述第二 电感的第二端与所述第一线圈的异名端、 所述第二开关管的漏极、 所述第四二极管的阳极 连接, 所述第二开关管的源极与所述第三电容的第二端、 所述第三电阻的第二端以及地面 连接, 所述第四二极管的阴极与所述第三电容的第一端及所述第三电阻的第一端连接。 0019。
19、 优选的, 所述辅助供电电路包括: 第一整流桥、 稳压器、 第四电容、 第五电容、 第二 稳压管及第四电阻; 其中, 所述第一整流桥的第一端与所述稳压器的第二端以及所述第五 电容的第一端连接, 所述第一整流桥的第二端与所述第五电容第二端以及地连接, 所述第 一整流桥的第三端与所述第二线圈的同名端连接, 所述第一整流桥的第四端与所述第二线 圈的异名端连接, 所述稳压器的第一端与所述第四电容的第一端连接, 所述稳压器的第三 端接地, 所述第四电容的第二端接地, 所述第二稳压管的阴极与所述第一电阻的第二端连 接, 所述第二稳压管的阳极与所述第四电阻的第一端以及所述控制器中的控制器启动引脚 连接, 所。
20、述第四电阻的第二端接地; 0020 所述第一整流桥, 用于在所述支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向所述负 载稳定供电的情况下, 将所述电压变换电路提供的第三交流电转化为第二直流电; 0021 所述稳压器, 用于将所述第二直流电进行稳压处理后, 向所述控制器提供稳定的 所述工作电压。 0022 优选的, 所述控制器包括: 误差放大器、 PI控制器、 基准电压源、 比较器、 锯齿波产 生器、 RS触发器、 固定频率方波产生器、 D触发器、 第一或非门、 第二或非门、 第一非门及第二 非门; 其中, 所述误差放大器的反相端与所述电压变换电路的输出端连接, 所述误差放大器 的同相端与所述基准电压源。
21、的正极连接, 所述基准电压源的负极接副边地, 所述PI控制器 的第一端与所述误差放大器的输出端连接, 所述PI控制器的第二端与所述误差放大器的反 相端连接, 所述比较器的反相端与所述误差放大器的输出端连接, 所述比较器的同相端与 所述锯齿波产生器连接, 所述RS触发器的复位端与所述比较器的输出端连接, 所述RS触发 器的置位端与所述固定频率方波产生器连接, 所述RS触发器的第一输出端与所述D触发器 的时钟端、 所述第一或非门的第二端以及所述第二或非门的第二端连接, 所述D触发器的输 入端与所述第二或非门的第一端连接, 所述D触发器的第一输出端与所述第一或非门的第 说明书 2/11 页 5 CN。
22、 112152468 A 5 一端连接, 所述D触发器的第二输出端与所述第二或非门的第一端连接, 所述第一或非门的 第三端与所述第一非门的第二端连接, 所述第二或非门的第三端与所述第二非门的第二端 连接, 所述第一非门的第一端与所述第一开关管的栅极连接, 所述第二非门的第一端与所 述第二开关管的栅极连接, 所述第一非门和所述第二非门的控制器启动引脚分别与第二稳 压管的阳极连接。 0023 优选的, 还包括: 输出电压采样电路; 其中, 所述输出电压采样电路包括第五电阻 和第六电阻, 所述第五电阻的第一端与所述电压变换电路的输出端正极连接, 所述第五电 阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接, 所。
23、述第六电阻的第二端与输出端负极和副边地 连接; 0024 所述误差放大器的反相端与所述电压变换电路的输出端连接具体为: 所述误差放 大器的反相端与所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接。 0025 优选的, 所述变压器具体为隔离式变压器。 0026 优选的, 所述稳压器具体为线性稳压器。 0027 本申请所提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 包括转换电路、 电压变换电路、 控制器、 辅助供电电路及预充电电路, 其中转换电路用于将直流电流源转换 为交流电, 电压变换电路用于将交流电进行电压变换后为负载供电, 控制器用于通过电压 变换电路的输出电压与预设标准信号比较后, 控制转换电路。
24、中开关管的占空比, 辅助供电 电路用于在得到启动电压或工作电压后为控制器提供工作电压, 预充电电路用于在支持直 流电流源输入的单级隔离式变换器启动时, 向辅助供电电路提供启动电压, 在支持直流电 流源输入的单级隔离式变换器稳定工作时, 预充电电路停止工作, 并由电压变换电路向辅 助供电电路提供工作电压。 由于设置了控制器, 因此当电压变换电路的输出电压波动时, 可 以通过控制器控制开关管的占空比, 以此控制输出电压的大小, 使输出电压快速稳定, 提高 输出电压的稳定性。 除此之外, 由于设置了预充电电路及辅助供电电路, 只有在变换器直流 启动时, 预充电电路中的第一稳压管被击穿后向辅助供电电路。
25、供电, 在变换器稳定工作时, 预充电电路则不工作, 由辅助供电电路工作, 因此预充电电路中的稳压管无需一直维持被 击穿的状态, 而现有技术无论输出功率大小, 稳压管一直维持在击穿状态, 一直消耗额外的 功率, 且输出功率大小与稳压管消耗功率成反比, 而支持直流电流源输入的单级隔离式变 换器稳压管不会一直消耗额外的功率, 只在变换器启动时短暂的消耗功率, 在变换器稳定 工作时, 稳压管没有功率损耗, 因此提高了变换器的转换效率。 附图说明 0028 为了更清楚地说明本申请实施例, 下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的 介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例, 对于本领。
26、域普通技术人 员来讲, 在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0029 图1为现有技术提供的一种直流电流源输入的变换器的结构图; 0030 图2为本申请实施例提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器的结构 图; 0031 图3为本申请实施例提供的连续模式下一种支持直流电流源输入的单级隔离式变 换器运行的波形图; 说明书 3/11 页 6 CN 112152468 A 6 0032 图4为本申请实施例提供的断续模式下一种支持直流电流源输入的单级隔离式变 换器运行的波形图; 0033 图5为本申请实施例提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器运行的 输入电流。
27、、 输入电压、 输出电流、 输出电压波形图; 0034 图6为本申请实施例提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器运行的 第一电感和第二电感的电流、 第一开关管和第二开关管的驱动波形图; 0035 图7为本申请实施例提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器运行的 变压器第一线圈和副边电流、 第一开关管和第二开关管的驱动波形图; 0036 图8为本申请实施例提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器运行的 第一电感和第二电感电压、 第一线圈电压、 第一开关管和第二开关管的漏源极电压波形图。 具体实施方式 0037 下面将结合本申请实施例中的附图, 对本申请实施例中的技术方案进行清。
28、楚、 完 整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例, 而不是全部实施例。 基于本 申请中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下, 所获得的所有其他 实施例, 都属于本申请保护范围。 0038 本申请的核心是提供一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器。 0039 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案, 下面结合附图和具体实施方式 对本申请作进一步的详细说明。 0040 图2为本申请实施例提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器的结构 图。 如图2所示, 支持电流源输入的单级隔离式变换器包括: 直流电流源10、 预充电电路11、 转换电路12、 电。
29、压变换电路13、 辅助供电电路14、 控制器15以及负载17, 其中, 转换电路12与 直流电流源10连接, 预充电电路11并联于转换电路12, 电压变换电路13分别与转换电路12 以及负载17连接, 辅助供电电路14分别与预充电电路11、 电压变化电路13以及控制器15连 接, 控制器15还分别与电压变化电路13及转换电路12中的开关管16连接。 0041 直流电流源10, 用于向预充电电路11及转换电路12提供恒定的直流电流源。 0042 预充电电路11, 用于在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动时, 通过预 充电电路11的第一稳压管18被击穿后产生的电压, 向辅助供电电路14提供启。
30、动电压, 在支 持直流电流源输入的单级隔离式变换器向负载17稳定供电的情况下, 所述预充电电路11停 止工作, 由电压变换电路13向辅助供电电路14提供工作电压。 0043 转换电路12, 用于将直流电流源10提供的第一直流电流源转换为第一交流电。 0044 电压变换电路13, 用于将第一交流电进行电压变换以后为负载17供电。 0045 辅助供电电路14, 用于在得到启动电压或工作电压后, 为所述控制器15提供工作 电压, 其中在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动的情况下, 由预充电电路11提 供启动电压, 在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向负载17提供稳定的电压的情况 下, 由电。
31、压变换电路13提供工作电压。 0046 控制器15, 用于获取电压变换电路13的输出电压, 与预先设置的标准信号进行比 较, 并根据比较结果控制开关管16的占空比, 以便于控制输出电压的大小。 0047 需要说明的是, 直流电流源10的输出电流具体不做限制, 在具体实施中, 与负载17 说明书 4/11 页 7 CN 112152468 A 7 的需求匹配即可。 0048 本实施例所提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 包括转换电 路、 电压变换电路、 控制器、 辅助供电电路及预充电电路。 由于设置了控制器, 因此当电压变 换电路的输出电压波动时, 可以通过控制器控制开关管的占空比。
32、, 以此控制输出电压的大 小, 使输出电压快速稳定, 提高输出电压的稳定性。 除此之外, 由于设置了预充电电路及辅 助供电电路, 只有在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动时, 预充电电路中的第 一稳压管被击穿后向辅助供电电路供电, 在变换器稳定工作时, 预充电电路则不工作, 由辅 助供电电路工作, 因此预充电电路中的稳压管无需一直维持被击穿的状态, 而现有技术无 论输出功率大小, 稳压管一直维持在击穿状态, 一直消耗额外的功率, 且输出功率大小与稳 压管消耗功率成反比, 而支持直流电流源输入的单级隔离式变换器稳压管不会一直消耗额 外的功率, 只在变换器启动时短暂的消耗功率, 在变换器稳定。
33、工作时, 稳压管没有功率损 耗, 因此提高了变换器的转换效率。 0049 如图2所示, 在上述实施例的基础上, 电压变换电路13包含变压器130和整流电路 131, 其中变压器130的副边线圈与整流电路131连接。 0050 变压器130, 用于对第一交流电经过变压处理后, 转化为第二交流电。 0051 整流电路131, 用于将第二交流电转化为直流输出电压后, 向负载17供电。 0052 整流电路131包括第十二极管D10、 第十一二极管D11、 第十二二极管D12、 第十三二极 管D13、 第六电容C6、 负载电阻RL(负载17)。 变压器130(T1)的副边线圈的同名端与第十二极管 D10。
34、和第十二二极管D12的公共端连接, 变压器130(T1)的副边线圈的异名端与第十一二极管 D11和第十三二极管D13的公共端连接, 用于将转换电路12输出的第一交流电经过变压处理 后, 转化为第二交流电。 第十二极管D10、 第十一二极管D11、 第十二二极管D12、 第十三二极管 D13构成第二整流桥, 第六电容C6为滤波电容, 第十二极管D10的阴极与第十一二极管D11的阴 极连接, 第十二极管D10的阳极与第十二二极管D12的阴极连接, 第十一二极管D11的阴极与第 六电容C6的第一端连接, 第十一二极管D11的阳极与第十三二极管D13的阴极连接, 第十二二 极管D12的阳极接副边地, 。
35、第十三二极管D13的阳极接副边地, 第六电容C6的第二端接副边地, 负载电阻RL(负载17)与第六电容C6并联, 由第二整流桥与滤波电路组成的整流电路131, 用 于将变压器130(T1)的副边线圈输出的第二交流电转化为输出电流, 以便于向负载17供电。 0053 为了能够为负载17提供不同的电压, 作为优选的实施例, 变压器130(T1)中的线圈 可以根据负载17的需求进行调整。 0054 本实施例所提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 包括变压器和 整流电路, 变压器用于变压处理, 整流电路用于将交流电转化为直流电, 由于支持直流电流 源输入的单级隔离式变换器包括了变压器和整流。
36、电路, 因此能够根据负载的需求提供直流 电压, 为不同的负载进行稳定的供电。 0055 如图2所示, 在上述实施例的基础上, 预充电电路11还包括: 第一电容C1、 第一二极 管D1、 第一电阻R1, 其中, 第一电容C1与第一稳压管18(ZD1)并联, 第一电容C1的第一端与第一 二极管D1的阳极连接, 第一电容C1的第二端接地, 第一电阻R1的第一端与第一二极管D1的阴 极连接, 第一电阻R1的第二端与辅助供电电路14连接。 0056 在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动时, 直流电流源10为第一电容C1 充电, 当第一电容C1的电压到达第一稳压管18(ZD1)的击穿电压时, 直流电。
37、流源10输出的电 说明书 5/11 页 8 CN 112152468 A 8 流会流过第一稳压管18(ZD1), 并在第一稳压管18(ZD1)的阴极产生电压, 该电压通过第一二 极管D1和第一电阻R1为辅助供电电路14充电。 0057 当支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向负载17稳定供电时, 电压变换电路 13向辅助供电电路14供电, 此时由于辅助供电电路14的工作电压略高于第一二极管D1的阳 极电压, 第一二极管D1反向截至, 预充电电路11停止运行。 0058 在上述过程中, 第一稳压管18(ZD1)的击穿电压不做具体限制, 在具体实施中, 与 负载17供电需求匹配即可。 0059 本。
38、实施例所提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 预充电电路包 括: 第一稳压管、 第一电容、 第一二极管及第一电阻, 由于设置了预充电电路, 只有在支持电 流源输入的单级隔离式变换器启动时, 预充电电路中的第一稳压管被击穿后, 通过第一二 极管及第一电阻向辅助供电电路供电, 在支持电流源输入的单级隔离式变换器稳定工作 时, 预充电电路由于第一二极管反向截至, 退出运行, 因此预充电电路中的第一稳压管无需 一直维持被击穿的状态向辅助供电电路供电, 所以第一稳压管不会一直消耗额外的功率, 只是在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动时短暂的消耗功率, 因此提高了支持 直流电流源输入的单。
39、级隔离式变换器的转换效率。 0060 如图2所示, 在上述实施例的基础上, 变压器130(T1)的原边包含两组线圈, 变压器 130(T1)的副边包含一组线圈, 其中, 原边的第一线圈与转换电路12的输出端连接, 原边的 第二线圈与辅助供电电路14连接, 副边的线圈与整流电路131连接。 0061 变压器130(T1)原边的第一线圈, 用于将转换电路12输出的第一交流电变压后, 转 化为第二交流电。 0062 变压器130(T1)原边的第二线圈, 用于在支持直流电流源输入的单级隔离式变换 器向负载17稳定供电的情况下, 向辅助供电电路14提供工作电压。 0063 需要说明的是, 变压器130(。
40、T1)的第一线圈与副边线圈的匝数比以及第二线圈与 副边线圈的匝数比不做限制, 在具体实施中, 可通过下式计算第一线圈与副边线圈的匝数 比。 0064 0065 其中, n为第一线圈与副边线圈的匝数比, Io为输出电流, Is为输入电流, D为开关管 16的占空比(D0.5)。 0066 还需说明的时, 变压器130(T1)的励磁电感不做限制, 在具体实施中可通过下式计 算。 0067 0068 其中, LP为励磁电感, L1为第一电感, L2为第二电感, VO为输出电压。 在断续模式下 时, 励磁电感LP取最小值, f为开关管16的开关频率。 0069 作为优选的实施例, 变压器130(T1)。
41、具体为隔离式变压器, 可以隔绝原副边的电 气, 因此可以保证用电安全, 避免整流电路131、 负载17对转换电路12的干扰以及转换电路 12对整流电路131、 负载17的干扰。 说明书 6/11 页 9 CN 112152468 A 9 0070 本实施例所提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 变压器由原边 两组线圈、 副边一组线圈组成, 因此不仅可以完成转换电路的输出电压变压, 还能在支持直 流电流源输入的单级隔离式变换器稳定工作的时候, 为辅助供电电路提供工作电压, 防止 第一稳压管一直消耗额外的功率, 提高了支持直流电流源输入的单级隔离式变换器的转换 效率。 0071 如图2。
42、所示, 在上述实施例的基础上, 转换电路12包括: 滤波电感Lf、 第一电感L1、 第 二电感L2、 第一开关管S1、 第二开关管S2以及吸收电路120。 其中, 吸收电路120包括第三二极 管D3、 第四二极管D4、 第二电容C2、 第三电容C3、 第二电阻R2及第三电阻R3, 滤波电感Lf的第一 端与第一电容C1的第一端连接, 滤波电感Lf的第二端与第一电感L1的第一端及第二电感L2 的第一端连接, 第一电感L1的第二端与第一开关管S1的漏极、 第一线圈的同名端以及第三二 极管D3的阳极连接, 第一开关管S1的源极与第二电容C2的第二端、 第二电阻R2的第二端及地 电位连接, 第三二极管D。
43、3的阴极与第二电容C2的第一端以及第二电阻R2的第一端连接, 第二 电感L2的第二端与第一线圈的异名端、 第二开关管S2的漏极、 第四二极管D4的阳极连接, 第 二开关管S2的源极与第三电容C3的第二端、 第三电阻R3的第二端以及地电位连接, 第四二极 管D4的阴极与第三电容C3的第一端及第三电阻R3的第一端连接。 0072 吸收电路120, 用于吸收第一开关管S1、 第二开关管S2的关断尖峰, 以便于降低第一 开关管S1、 第二开关管S2的选型难度, 减少支持直流电流源输入的单级隔离式变换器的成 本, 减少第一开关管S1、 第二开关管S2的损耗。 0073 滤波电感Lf用于当电路正常工作, 。
44、即输入电压以2倍开关管16的开关频率脉动时, 减小输入直流电流源上的电压脉动, 提高直流电流源上的电压稳定性, 减小对直流电流源 10的性能要求。 0074 需要说明的是, 可由下式推导输入输出关系。 0075 ISUL1TLP_disTS+ISUL2TLP_disTSVOIOTS 0076 其中, TLP_dis为励磁电感的励磁放电时间, TS为开关管16的开关周期。 0077 支持直流电流源输入的单级隔离式变换器可工作在连续模式和断续模式这两种 模式下, 在连续模式时励磁放电时间为(1-D)*TS。 0078 由此可得到在连续模式下输入输出的关系为: 0079 ISn(1-D)IO 008。
45、0 0081 在断续模式下输入输出的关系为: 0082 ISnTLP_disIO 0083 0084 还需说明的是, 第一电感L1和第二电感L2具体不做限制, 在具体实施中, 可由下式 推导: 0085 说明书 7/11 页 10 CN 112152468 A 10 0086 0087 其中, ILP为励磁电感的电流脉动值, I为第一电感L1和第二电感L2的电流脉动 值。 0088 由此可得到, 第一电感L1和第二电感L2的取值: 0089 0090 由此可得到, 第一电感L1的电压值: 0091 0092 由此可得到, 第二电感L2的电压值: 0093 0094 本实施例所提供的一种支持直流。
46、电流源输入的单级隔离式变换器, 包括: 滤波电 感、 第一电感、 第二电感、 第一开关管、 第二开关管、 第三二极管、 第四二极管、 第二电容、 第 三电容、 第二电阻及第三电阻。 一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器中包括了第 一开关管、 第二开关管, 可以通过控制第一开关管、 第二开关管的占空比从而控制输出电压 的大小, 使得输出电压稳定。 0095 如图2所示, 在上述实施例的基础上, 辅助供电电路14包括: 第一整流桥、 稳压器、 第四电容C4、 第五电容C5第二稳压管ZD2及第四电阻R4, 其中, 第一整流桥的第一端与稳压器 的第二端以及第五电容的第一端连接, 第一整流桥的第二端。
47、和第五电容第二端以及地连 接, 第一整流桥的第三端与第二线圈的同名端连接, 第一整流桥的第四端与第二线圈的异 名端连接, 稳压器的第一端与第四电容C4的第一端连接, 稳压器的第三端接地, 第四电容C4 的第二端接地, 第二稳压管ZD2的阴极与第一电阻R1的第二端连接, 第二稳压管ZD2的阳极与 第四电阻R4的第一端以及控制器15中的控制器启动引脚连接, 第四电阻R4的第二端接地。 0096 其中, 第一整流桥包括第六二极管D6、 第七二极管D7、 第八二极管D8、 第九二极管 D9, 第六二极管D6的阴极与第七二极管D7的阴极连接, 第六二极管D6的阳极与第八二极管D8 的阴极连接, 第七二极。
48、管D7的阳极与第九二极管D9的阴极连接, 第八二极管D8的阳极接地, 第九二极管D9的阳极接地。 0097 在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动时, 预充电电路11中的第一稳压 管18(ZD1)的阴极产生电压通过第一二极管D1和第一电阻R1向第四电容C4充电, 当第四电容 C4的电压到达启动电压, 即第四电容C4的电压到达第二稳压管ZD2的击穿电压时, 辅助供电 电路14通过输出电压信号En, 启动控制器15。 0098 为了支持直流电流源输入的单级隔离式变换器更好的启动, 作为优选的实施例, 预先设置了使能电压, 当输出电压信号En到达使能电压时, 控制器15开始工作, 因此避免了 控。
49、制器15过早工作消耗额外的启动功率, 导致控制器不能正常启动。 0099 在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器向负载17提供稳定的电压时, 变压器 130(T1)的第二线圈通过第六二极管D6、 第七二极管D7、 第八二极管D8、 第九二极管D9, 在通过 说明书 8/11 页 11 CN 112152468 A 11 第五电容C5后产生一个平稳的电压波形, 再通过稳压器稳定该电压波形后, 向第四电容C4提 供稳定的工作电压, 为控制器15工作持续供电。 0100 可以理解的是, 为了提高变压器130(T1)的第二线圈提供的工作电压的稳定性, 作 为优选的实施例, 稳压器具体为低压差线性稳压器。
50、(Low Dropout Regulator, LDO)。 0101 本实施例所提供的一种支持直流电流源输入的单级隔离式变换器, 辅助供电电路 包括: 第一整流桥、 稳压器、 第四电容、 第五电容、 第二稳压管及第四电阻, 由于设置了辅助 供电电路, 只有在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器启动时, 接收预充电电路提供 的启动电压, 在支持直流电流源输入的单级隔离式变换器稳定工作时, 接收变压器提供的 工作电压, 因此预充电电路中的第一稳压管无需一直维持被击穿的状态向辅助供电电路供 电, 所以第一稳压管不会一直消耗额外的功率, 只是在支持电流源输入的单级隔离式变换 器启动时短暂的消耗功率, 。
- 内容关键字: 支持 直流 电流 输入 隔离 变换器
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