一种具有反馈能量的功率输出电路的制作方法
【专利摘要】一种具有反馈能量的功率输出电路，涉及到开关电源的功率输出电路，包括第一整流电路、滤波电容器、功率开关管和变压器单元，220V工频电源输入到第一整流电路中，第一整流电路的正极与滤波电容器的正极连接后构成工作电源，电路主要由多个功率开关管和功率变换变压器单元组成，功率变换变压器单元由原边线圈、能量反馈线圈和功率输出线圈构成，多个功率开关管与功率变换变压器单元的原边线圈构成功率输入回路；电路中有第二整流电路，能量反馈线圈的出线端连接到第二整流电路的交流输入端，第二整流电路的正极连接到工作电源；功率输出线圈与负载构成功率输出回路。本实用新型把功率变换变压器中漏感和分布电容所蓄积的能量反馈到工作电源中进行回收利用。
【专利说明】
一种具有反馈能量的功率输出电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及到一种电子电路，特别涉及到一种开关电源的功率输出电路。
【背景技术】
[0002]高频开关电源由于去掉了工频变压器而具有高效率和小型化的特点，在工业生产、环保和现代通信领域得到广泛应用。在电站锅炉的烟气净化系统中或易产生粉尘的生产车间中，需使用电集尘器来除尘，在电集尘器装置中，需要升压型的开关电源产生静电；在工业上应用于等离子点火、等离子体煤气化、等离子热解水制氢、工业有害物质处置、医疗垃圾处置、生活垃圾无害化及能源化处置的等离子体装置中，需要升压型的开关电源产生的高压电进行引弧。
[0003]开关电源工作时，高频变压器一次侧回路中的开关管交替导通或截止，使高频变压器的磁芯产生交变磁通，从而使高频变压器的二次侧获得功率输出。由于高频变压器中存在漏感和分布电容，在开关管关断瞬间，漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压，使开关器件损坏。高频变压器中漏感和分布电容所蓄积的是一种有害的能量，为了避免开关器件损坏，一般采用RCD吸收电路来消耗变压器中漏感和分布电容蓄积的能量。但RCD吸收电路不仅消耗变压器中漏感和分布电容蓄积的能量，同时也消耗变压器的励磁能量，因此降低了变压器的效率和增加电能消耗。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是把功率变换变压器中漏感和分布电容所蓄积的能量反馈到工作电源中进行回收利用，实现节省电能并且减少浪涌电流和尖峰电压对开关器件的冲击，提高开关电源的效率。
[0005]本实用新型的一种具有反馈能量的功率输出电路，包括第一整流电路、滤波电容器、功率开关管和变压器单元，220V工频电源输入到第一整流电路中，第一整流电路的正极与滤波电容器的正极连接后构成工作电源V+，其特征是电路主要由多个功率开关管和功率变换变压器单元(Ta)组成，其中，功率变换变压器单元(Ta)由原边线圈、能量反馈线圈(W2)和功率输出线圈(W3)构成，多个功率开关管与功率变换变压器单元(Ta)的原边线圈构成功率输入回路;电路中有第二整流电路(VD2 )，能量反馈线圈(W2 )的出线端连接到第二整流电路(VD2 )的交流输入端，第二整流电路(VD2 )的正极连接到工作电源V+;原边线圈的输入电流通过互感作用感应到功率输出线圈(W3 )，功率输出线圈(W3 )与负载构成功率输出回路。
[0006]本实用新型中，功率开关管为二个以上，功率变换变压器单元(Ta)的功率输入回路为下列其中的一种结构方式:
[0007]第一种结构方式，功率开关管包括第一功率开关管(VT1)、第二功率开关管(VT2)、第三功率开关管(VT3)和第四功率开关管(VT4)，第一功率开关管(VTl)的漏极和第二功率开关管(VT2)的漏极连接到工作电源V+，第一功率开关管(VTl)的源极连接到第三功率开关管(VT3)的漏极和功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的头端，第二功率开关管(VT2)的源极连接到第四功率开关管(VT4)的漏极和功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的尾端，第三功率开关管(VT3)的源极和第四功率开关管(VT4)的源极连接到地线；
[0008]第二种结构方式，功率开关管包括第一功率开关管(VTl)和第二功率开关管(VT2)，功率变换变压器单元(Ta)的原边线圈有中心抽头，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的中心抽头连接到工作电源V+，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的头端连接到第一功率开关管(VTl)的漏极，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的尾端连接到第二功率开关管(VT2)的漏极，第一功率开关管(VTl)的源极和第二功率开关管(VT2)的源极连接到地线。
[0009]本实用新型中，在工作电源V+与地线之间有压敏电阻(VR)。
[0010]本实用新型在开关电源装置中应用，当工作频率大于400千周时，功率变换变压器为空心变压器，不需使用磁芯；当工作频率为1-400千周时，功率变换变压器中需使用铁氧体磁芯。
[0011]本实用新型的工作原理是:第一功率开关管(VTl)与第二功率开关管(VT2)交替导通或截止，或者第一功率开关管(VT1)、第四功率开关管(VT4)与第二功率开关管(VT2)、第三功率开关管(VT3)交替导通或截止，使功率变换变压器单元(Ta)的功率输出线圈(W3)产生功率输出，由于使功率变换变压器中存在漏感和分布电容，在功率开关管关断瞬间，漏感和分布电容会产生浪涌电流和尖峰电压，积蓄起能量；当功率变换变压器中漏感和分布电容积蓄起的能量使能量反馈线圈(W2)上的电势大于工作电源V+的电压时，功率变换变压器便通过能量反馈线圈(W2)向工作电源V+反馈能量，进行循环利用，同时，避免或减小浪涌电流和尖峰电压对功率开关管的冲击。
[0012]本实用新型的有益效果是:提供的一种具有反馈能量的功率输出电路，把功率变换变压器中漏感和分布电容所蓄积的能量反馈到工作电源中进行回收利用，实现节省电能，并且减少浪涌电流和尖峰电压对功率开关管的冲击，提尚开关电源的效率。
【附图说明】
[0013]附图1是本实用新型的一种具有反馈能量的功率输出电路图。
[0014]附图2是本实用新型的另一种具有反馈能量的功率输出电路图。
[0015]附图3是本实用新型的又一种具有反馈能量的功率输出电路图。
[0016]附图4是本实用新型在超高电压的电源装置中应用的功率输出电路图。
[0017]图中:VDl.第一整流电路，VD2.第二整流电路，VR.压敏电阻，VTl.第一功率开关管，VT2.第二功率开关管，VT3.第三功率开关管，VT4.第四功率开关管，Cl.滤波电容器，V+.工作电源，Ta.功率变换变压器单元，Wl-1.原边线圈的第一绕组，W1-2.原边线圈的第二绕组，W2.能量反馈线圈，W3.功率输出线圈，Tb-1.第一高压变压器单元，Wb-1.第一初级线圈，Wc-1.第一次级高压线圈，Tb-2.第二高压变压器单元，Wb-2.第二初级线圈，Wc-2.第二次级高压线圈，Tb-n.第η高压变压器单元，Wb-3.第三初级线圈，Wc_3.第三次级高压线圈，1.工频电源第一输入端，2.工频电源第二输入端，3.第一功率输出端，4.第二功率输出端，5.磁芯，6.第一高压输出端，7.第二高压输出端。
【具体实施方式】
[0018]实施例1图1所示的实施方式中，一种具有反馈能量的功率输出电路由第一整流电路、滤波电容器、第二整流电路(VD2)、功率开关管和功率变换变压器单元(Ta)组成，其中，220V工频电源输入到第一整流电路中，第一整流电路的正极与滤波电容器的正极连接后构成工作电源V+，在工作电源V+与地线之间有压敏电阻(VR);功率开关管包括第一功率开关管(VT1)、第二功率开关管(VT2)、第三功率开关管(VT3)和第四功率开关管(VT4);功率变换变压器单元(Ta)由原边线圈的第一绕组(W1-1)、原边线圈的第二绕组(W1-2)、能量反馈线圈(W2)和功率输出线圈(W3)构成，原边线圈的第一绕组(Wl-1)与能量反馈线圈(W2)以双线并绕方式进行绕制，原边线圈的第二绕组(W1-2)与功率输出线圈(W3)以双线并绕方式进行绕制，原边线圈的第一绕组(Wl-1)与原边线圈的第二绕组(W1-2)进行顺向连接;第一功率开关管(VTl)、第二功率开关管(VT2)、第三功率开关管(VT3)、第四功率开关管(VT4)和功率变换变压器单元(Ta)的原边线圈构成功率输入回路，第一功率开关管(VTl)的漏极和第二功率开关管(VT2)的漏极连接到工作电源V+，第一功率开关管(VTl)的源极连接到第三功率开关管(VT3)的漏极和功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的头端，第二功率开关管(VT2)的源极连接到第四功率开关管(VT4)的漏极和功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的尾端，第三功率开关管(VT3)的源极和第四功率开关管(VT4)的源极连接到地线;第二整流电路(VD2 )为全桥整流电路，能量反馈线圈(W2 )的二个出线端连接到第二整流电路(VD2 )的二个交流输入端，第二整流电路(VD2)的正极连接到工作电源V+，第二整流电路(VD2)的负极连接到地线；原边线圈的输入电流通过互感作用感应到功率输出线圈(W3)，功率输出线圈(W3)与负载构成功率输出回路。本实施例在开关电源装置中应用，当工作频率为1-400千周时，在功率变换变压器中有磁芯(5)，磁芯(5)为二个U形铁氧体材质的磁体对合组成，原边线圈的第一绕组(Wl-1)和能量反馈线圈(W2)设置在一侧的同一磁柱上，原边线圈的第二绕组(W1-2)与功率输出线圈(W3)设置在另一侧的同一磁柱上。
[0019]实施例2图2所示的实施方式中，另一种具有反馈能量的功率输出电路是在第一实施例的基础上，在能量反馈线圈(W2)中有中心抽头引出，第二整流电路(VD2)为全波整流电路，能量反馈线圈(W2)中的中心抽头连接到地线，能量反馈线圈(W2)的二个出线端连接到全波整流电路的二个整流管的阳极，全波整流电路的二个整流管的阴极连接到工作电源V+。其它结构与第一实施例的相同，不再赘述。
[0020]实施例3图3所示的实施方式中，又一种具有反馈能量的功率输出电路是在第一实施例的基础上，在功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的第一绕组(Wl-1)与原边线圈的第二绕组(W1-2)的顺向连接点有中心抽头接出，其中心抽头连接到工作电源V+，功率开关管包括第一功率开关管(VTl)和第二功率开关管(VT2)，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的第一绕组(Wl-1)的头端连接到第一功率开关管(VTl)的漏极，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的第二绕组(W1-2)的尾端连接到第二功率开关管(VT2)的漏极，第一功率开关管(VTl)的源极和第二功率开关管(VT2)的源极连接到地线。其它结构与第一实施例的相同，不再赘述。
[0021]实施例4图4所示的实施方式中，是第一实施例或第三实施例的电路结构在超高电压的电源装置中应用的功率输出电路，其中，功率变换变压器单元(Ta)的结构及原边线圈的连接方式与第一实施例或第三实施例的相同，不再赘述。本实施例中，构成负载的部件为多个高压变压器单元，多个高压变压器单元的初级线圈进行顺向串联后再连接到功率变换变压器单元(Ta)的功率输出线圈(W3)上，多个高压变压器单元的次级高压线圈进行顺向连接，工作时，高压电分别在多个高压变压器单元的次级高压线圈上产生，然后进行叠加，形成超高电压输出，以满足等离子体装置的长距离引弧的要求。
【主权项】
1.一种具有反馈能量的功率输出电路，包括第一整流电路、滤波电容器、功率开关管和变压器单元，220V工频电源输入到第一整流电路中，第一整流电路的正极与滤波电容器的正极连接后构成工作电源V+，其特征是电路主要由多个功率开关管和功率变换变压器单元(Ta)组成，其中，功率变换变压器单元(Ta)由原边线圈、能量反馈线圈(W2 )和功率输出线圈(W3)构成，多个功率开关管与功率变换变压器单元(Ta)的原边线圈构成功率输入回路；电路中有第二整流电路(VD2)，能量反馈线圈(W2)的出线端连接到第二整流电路(VD2)的交流输入端，第二整流电路(VD2)的正极连接到工作电源V+;功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的输入电流通过互感作用感应到功率输出线圈(W3)，功率输出线圈(W3)与负载构成功率输出回路。2.根据权利要求1所述的一种具有反馈能量的功率输出电路，其特征是功率开关管为二个以上，功率变换变压器单元(Ta)的功率输入回路为下列其中的一种结构方式: 第一种结构方式，功率开关管包括第一功率开关管(VT1)、第二功率开关管(VT2)、第三功率开关管(VT3)和第四功率开关管(VT4)，第一功率开关管(VTl)的漏极和第二功率开关管(VT2)的漏极连接到工作电源V+，第一功率开关管(VTl)的源极连接到第三功率开关管(VT3)的漏极和功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的头端，第二功率开关管(VT2)的源极连接到第四功率开关管(VT4)的漏极和功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的尾端，第三功率开关管(VT3)的源极和第四功率开关管(VT4)的源极连接到地线； 第二种结构方式，功率开关管包括第一功率开关管(VTl)和第二功率开关管(VT2)，功率变换变压器单元(Ta)的原边线圈有中心抽头，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的中心抽头连接到工作电源V+，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的头端连接到第一功率开关管(VTl)的漏极，功率变换变压器单元(Ta)原边线圈的尾端连接到第二功率开关管(VT2)的漏极，第一功率开关管(VTl)的源极和第二功率开关管(VT2)的源极连接到地线。3.根据权利要求1所述的一种具有反馈能量的功率输出电路，其特征是在工作电源V+与地线之间有压敏电阻(VR)。
【文档编号】H02M5/458GK205725476SQ201620683418
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年7月3日
【发明人】周开根
【申请人】衢州昀睿工业设计有限公司