一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，所屬設(shè)計(jì)方法包括五個(gè)模塊：整流模塊、繼電器模塊、遲滯比較器模塊、升壓模塊、反激模塊，其中輸入電壓經(jīng)過整流模塊、繼電器1、升壓模塊、繼電器2、反激模塊到達(dá)負(fù)載，遲滯比較器模塊與整流模塊并聯(lián)并控制繼電器1和繼電器2工作，當(dāng)輸入電壓比高時(shí)，輸入電壓直接經(jīng)過整流橋作為反激電路的輸入電壓，兩個(gè)繼電器都工作在常閉狀態(tài)，中間的升壓電路不工作；當(dāng)輸入電壓比較低時(shí)，通過遲滯比較器的判斷，控制兩個(gè)繼電器吸合，兩個(gè)開關(guān)都打到常開狀態(tài)，輸入電壓經(jīng)過整流后變成V1，再經(jīng)過升壓電路提高電壓得到V2，然后作為反激電路的輸入電壓。電源的交流輸入電壓范圍可以達(dá)到25V-265V；同時(shí)承受150V-400V直流電壓輸入范圍的電源。
【專利說明】一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種150V-400V直流電壓輸入的電源，同時(shí)又兼容交流輸入電壓范圍可以達(dá)到25V-265V的開關(guān)電源設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著開關(guān)電源的大量應(yīng)用，對(duì)其要求也在不斷的提高，要求其效率高、功率因素高、功率密度高、可靠性高等。
[0003]當(dāng)要求開關(guān)電源能夠適應(yīng)交流IlOV和220V兩種電壓規(guī)范時(shí)，開關(guān)電源一般設(shè)計(jì)成9(T265V輸入。但是在一些工作條件比較惡劣的情況下，有時(shí)交流輸入電壓低于90V或者高于265V時(shí)，仍然要求開關(guān)電源能夠正常工作。
[0004]此外隨著服務(wù)器的發(fā)展以及對(duì)電源性能要求的增加，以及高壓直流供電技術(shù)的使用，目前滿足電信240V直流電的電源已經(jīng)設(shè)計(jì)出來，但是滿足最新移動(dòng)推出的336V直流電的電源，卻還處于開發(fā)中。在分析電源使用的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)，如果可以做出一款電源可以同時(shí)滿足240V和336V的直流輸入，那樣電源的通用型就會(huì)更強(qiáng)，于是推出設(shè)計(jì)一款承受150V-400V直流電壓輸入的電源，同時(shí)又兼容交流輸入電壓范圍可以達(dá)到25V-265V的電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:有別于240V和336V直流電源的輸入電壓范圍，擴(kuò)大電源的可承受輸入電壓范圍實(shí)現(xiàn)高兼容性，同時(shí)又使得交流輸入電壓范圍可以達(dá)到25V-265V寬范圍，滿足全球市場(chǎng)的需求。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，所屬設(shè)計(jì)方法包括五個(gè)模塊:整流模塊、繼電器模塊、遲滯比較器模塊、升壓模塊、反激模塊，其中輸入電壓經(jīng)過整流模塊、繼電器1、升壓模塊、繼電器2、反激模塊到達(dá)負(fù)載，遲滯比較器模塊與整流模塊并聯(lián)并控制繼電器I和繼電器2工作，當(dāng)輸入電壓比高時(shí)，輸入電壓直接經(jīng)過整流橋作為反激電路的輸入電壓，兩個(gè)繼電器都工作在常閉狀態(tài)，中間的升壓電路不工作。如果輸入電壓比較低時(shí)，通過遲滯比較器的判斷，控制兩個(gè)繼電器吸合，兩個(gè)開關(guān)都打到常開狀態(tài)，輸入電壓經(jīng)過整流后變成VI，再經(jīng)過升壓電路提高電壓得到V2，然后作為反激電路的輸入電壓。采用遲滯比較器在判斷輸入電壓高低時(shí)，有一個(gè)遲滯范圍，使得電路更加穩(wěn)定工作。
[0007]兩個(gè)繼電器處于常閉和還是常開，整個(gè)電路中有4種組合的工作模式:
模式I常開常開先升壓后DC-DC
模式2常閉常閉不升壓直接DC-DC 模式3常閉常開無效模式 模式4常開常閉無效模式 所述反激模塊的工作原理如下: 當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電感電流開始上升，此時(shí)由于次級(jí)同名端的關(guān)系，輸出二極管截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容提供能量。當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)電容充電，補(bǔ)充剛剛損失的能量。
[0008]針對(duì)寬范圍的輸入直流電壓設(shè)計(jì)方法，采用高兼容性直流電源的設(shè)計(jì)方法以提高兼容性，實(shí)現(xiàn)方法如下:
在反激模塊中，具體采用高兼容性壓控振蕩器電流控制，在振蕩電路中采用壓控元件作為頻率控制器件。若用直流電壓作為控制電壓，壓控振蕩器可制成頻率調(diào)節(jié)十分方便的信號(hào)源。
[0009]傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)如下:
這種設(shè)計(jì)通過控制電流IC的的方法，僅能是電壓控制在264V以下，由于輸入電壓的不同，使變壓器電感電流的線性變化率不同，因此功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間也完全不同；在高壓輸入時(shí)功率MOSFET管的導(dǎo)通時(shí)間很短，僅為300-600nS，功率MOSFET管流過的瞬時(shí)峰值電流非常大；在功率MOSFET管關(guān)閉時(shí)可能發(fā)生飽和狀態(tài)。結(jié)果使功率轉(zhuǎn)換在導(dǎo)通時(shí)不能線性地打開，導(dǎo)致變換器的效率下降和可靠性降低。
[0010]所述高兼容性壓控振蕩器電流控制，是在傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，去除基準(zhǔn)電壓對(duì)定時(shí)電阻的控制，引入一可變電壓給定時(shí)電阻和誤差放大器，電壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在誤差放大器后與壓控振蕩器(VCO )之間，用一個(gè)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓管放在誤差放大器后來接受整個(gè)的輸出電壓的變化，當(dāng)輸入電壓最低，而輸出功率滿載時(shí)，開關(guān)管的占空比將超過50%，VCO的輸入電壓將達(dá)到所需要求值。
[0011]在此方法的基礎(chǔ)之上，相應(yīng)的再調(diào)節(jié)電阻、電容和電感的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)寬輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:
采用本發(fā)明方法的電源的交流輸入電壓范圍可以達(dá)到25V-265V ;同時(shí)承受150V-400V直流電壓輸入范圍的電源，而保持正常工作，能夠達(dá)到效率高、功率因素高、功率密度高、可靠性高等要求，隨著這種新型的寬范圍的供電技術(shù)的不斷推廣，以及對(duì)節(jié)能設(shè)備的大量需求，在服務(wù)器市場(chǎng)將有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明反激拓?fù)浠倦娐肥疽鈭D；
圖3為傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì) 圖4為高兼容性壓控振蕩器電流控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面參照附圖，通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，所屬設(shè)計(jì)方法包括五個(gè)模塊:整流模塊、繼電器模塊、遲滯比較器模塊、升壓模塊、反激模塊，其中輸入電壓經(jīng)過整流模塊、繼電器1、升壓模塊、繼電器2、反激模塊到達(dá)負(fù)載，遲滯比較器模塊與整流模塊并聯(lián)并控制繼電器I和繼電器2工作，當(dāng)輸入電壓比高時(shí)，輸入電壓直接經(jīng)過整流橋作為反激電路的輸入電壓，如圖1所示。圖中兩個(gè)繼電器都工作在常閉狀態(tài)，中間的升壓電路不工作。如果輸入電壓比較低時(shí)，通過圖中遲滯比較器的判斷，控制兩個(gè)繼電器吸合，兩個(gè)開關(guān)都打到常開狀態(tài)，因此，當(dāng)輸入電壓Vac經(jīng)過整流后變成VI，再經(jīng)過升壓電路提高電壓得到V2，然后作為反激電路的輸入電壓。采用遲滯比較器在判斷輸入電壓高低時(shí)，有一個(gè)遲滯范圍，使得電路更加穩(wěn)定工作。
[0015]兩個(gè)繼電器處于常閉和還是常開，整個(gè)電路中有4種組合的工作模式:
模式I常開常開先升壓后DC-DC
模式2常閉常閉不升壓直接DC-DC 模式3常閉常開無效模式 模式4常開常閉無效模式 如圖2所示，反激模塊的工作原理如下:
當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電感電流開始上升，此時(shí)由于次級(jí)同名端的關(guān)系，輸出二極管截止，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載由輸出電容提供能量。當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時(shí)輸出二極管導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由輸出二極管向負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)電容充電，補(bǔ)充剛剛損失的能量。
[0016]針對(duì)寬范圍的輸入直流電壓設(shè)計(jì)方法:
這種高兼容性直流電源的設(shè)計(jì)方法提高兼容性的方法實(shí)現(xiàn)，主要是在反激模塊中實(shí)現(xiàn)，具體采用高兼容性壓控振蕩器電流控制:核心是在振蕩電路中采用壓控元件作為頻率控制器件。若用直流電壓作為控制電壓，壓控振蕩器可制成頻率調(diào)節(jié)十分方便的信號(hào)源。
[0017]如圖3所示，傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)如下:
這種設(shè)計(jì)通過控制電流IC的的方法，僅能是電壓控制在264V以下，由于輸入電壓的不同，使變壓器電感電流的線性變化率不同，因此功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間也完全不同；在高壓輸入時(shí)功率MOSFET管的導(dǎo)通時(shí)間很短，僅為300-600nS，功率MOSFET管流過的瞬時(shí)峰值電流非常大；在功率MOSFET管關(guān)閉時(shí)可能發(fā)生飽和狀態(tài)。結(jié)果使功率轉(zhuǎn)換在導(dǎo)通時(shí)不能線性地打開，導(dǎo)致變換器的效率下降和可靠性降低。
[0018]如圖4所示，所述高兼容性壓控振蕩器電流控制，在傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，去除基準(zhǔn)電壓對(duì)定時(shí)電阻的控制，引入一可變電壓給定時(shí)電阻和誤差放大器，電壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在誤差放大器后與壓控振蕩器(VCO )之間，用一個(gè)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓管放在誤差放大器后來接受整個(gè)的輸出電壓的變化，當(dāng)輸入電壓最低，而輸出功率滿載時(shí)，開關(guān)管的占空比將超過50%，VCO的輸入電壓將達(dá)到所需要求值。
[0019]在此方法的基礎(chǔ)之上，相應(yīng)的再調(diào)節(jié)電阻、電容和電感的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)寬輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)150VDC-400VDC的電壓輸入，可以兼容電信的240VDC和移動(dòng)的336VDC 標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]當(dāng)然，還可以根據(jù)其他要求，更改相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)更高更寬的直流電壓輸入。
【權(quán)利要求】
1.一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所屬設(shè)計(jì)方法包括五個(gè)模塊:整流模塊、繼電器模塊、遲滯比較器模塊、升壓模塊、反激模塊，其中輸入電壓經(jīng)過整流模塊、繼電器1、升壓模塊、繼電器2、反激模塊到達(dá)負(fù)載，遲滯比較器模塊與整流模塊并聯(lián)并控制繼電器I和繼電器2工作，當(dāng)輸入電壓比高時(shí)，輸入電壓直接經(jīng)過整流橋作為反激電路的輸入電壓，兩個(gè)繼電器都工作在常閉狀態(tài)，中間的升壓電路不工作；當(dāng)輸入電壓比較低時(shí)，通過遲滯比較器的判斷，控制兩個(gè)繼電器吸合，兩個(gè)開關(guān)都打到常開狀態(tài)，輸入電壓經(jīng)過整流后變成Vl，再經(jīng)過升壓電路提高電壓得到V2，然后作為反激電路的輸入電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在反激模塊中采用高兼容性壓控振蕩器電流控制，在振蕩電路中采用壓控元件作為頻率控制器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述高兼容性壓控振蕩器電流控制，是在傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，去除基準(zhǔn)電壓對(duì)定時(shí)電阻的控制，引入一可變電壓給定時(shí)電阻和誤差放大器，電壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在誤差放大器后與壓控振蕩器之間，用一個(gè)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓管放在誤差放大器后來接受整個(gè)的輸出電壓的變化，當(dāng)輸入電壓最低，而輸出功率滿載時(shí)，開關(guān)管的占空比將超過50%，VCO的輸入電壓將達(dá)到所需要求值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型寬范圍電源的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:相應(yīng)的調(diào)節(jié)電阻、電容和電感的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)寬輸入電壓標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK103904894SQ201410106106
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】高鵬飛, 滕學(xué)軍, 肖波, 谷俊杰 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司