一种电感电容串并联组合电路及开关电源的制作方法

文档序号:12319264阅读:731来源:国知局
一种电感电容串并联组合电路及开关电源的制作方法与工艺

本实用新型涉及开关电源领域,更具体地说,涉及一种电感电容串并联组合电路及开关电源。



背景技术:

在开关电源领域的应用电路中:

如图3所示,是一种传统的反激电路,存在效率低-变压器漏感能量完全靠RCD电路吸收,即电阻R的发热损耗掉;体积大-变压器需要储能,散热;次级整流管反向耐压高-当低压输出需要大电流时,不适用于宽范围输入输出电压的应用条件,–如开关电源应用中,要满足USB-PD输出电压范围(3V-21V) 的要求,又要满足低压大电流快充技术(大于3A)时,同时满足开关电源领域最新能效要求的应用条件;

如图4所示,是一种改进型的反激电路:有源钳位反激。虽然变压器漏感能量被电路有效的利用,但还不能完全保证多种条件下还能满足零电压开关(软开关);同样体积大-变压器需要储能,散热;次级整流管反向耐压高- 当低压输出需要大电流时,不适用于宽范围输入输出电压的应用条件,–如开关电源应用中,要满足USB-PD输出电压范围(3V-21V)的要求,又要满足低压大电流快充技术(大于3A)时,同时满足开关电源领域最新能效要求的应用条件;

如图5所示,是一种LLC半桥电路,电路效率高,次级整流管反向耐压低-只有输出电压的两倍。当需要宽范围的输入输出电压时,由于LLC半桥电路有限的电压增益,这个电路就不能适用,–如开关电源应用中,要满足 USB-PD输出电压范围(3V-21V)的要求。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种电感电容串并联组合电路,包括:信号输入端、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、变压器,所述变压器包括初级线圈和次级线圈,其中,

所述第二电感与所述初级线圈串联连接,组成LT电路,所述LT电路与所述第二电容并联连接,组成LC并联电路;

所述LC并联电路与所述第一电感、以及第一电容串联连接,组成LCLC 串并联电路;

所述LCLC串并联电路的两端分别连接所述信号输入端,所述信号输入端输入预设频率的电压激励信号或电流激励信号,所述LCLC串并联电路在所述电压激励信号或电流激励信号作用下产生振荡,所述次级线圈输出预设电压。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述信号输入端包括:电压输入端、开关控制电路、半桥电路,其中,

所述开关控制电路连接并控制所述半桥电路;所述半桥电路连接所述电压输入端,获取输入电压;所述LCLC串并联电路的两端分别连接所述半桥电路。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述半桥电路包括:第一开关、第二开关,

所述开关控制电路分别连接所述第一开关和第二开关,所述开关控制电路控制所述第一开关和第二开关的开/关;

所述第一开关的一端连接所述电压输入端,所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端,所述第二开关的另一端连接所述LCLC串并联电路的一端,所述LCLC串并联电路的另一端连接所述第一开关和第二开关的连接点。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述第一电容包括第三电容和第四电容,所述半桥电路包括:第一开关、第二开关,其中,

所述LC并联电路的一端通过所述电感L1连接所述第一开关和第二开关的连接点,所述LC并联电路的另一端分别连接所述第三电容和所述第四电容的一端,所述第三电容的另一端连接所述第二开关,所述第四电容的另一端连接所述电压输入端;

所述开关控制电路分别连接所述第一开关和第二开关,所述开关控制电路控制所述第一开关和第二开关的开/关;

所述第一开关的一端连接所述电压输入端,所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端,所述第二开关的另一端连接所述第三电容。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述第一开关的一端连接所述电压输入端的正极,所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端,所述第二开关的另一端连接所述电压输入端的负极。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述信号输入端包括:电压输入端、开关控制电路、全桥电路,其中,

所述开关控制电路连接并控制所述全桥电路;所述全桥电路连接所述电压输入端,获取输入电压;所述LCLC串并联电路的两端分别连接所述全桥电路。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述全桥电路包括:第一开关、第二开关、第三开关、第四开关,其中,

所述开关控制电路分别连接所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关,所述开关控制电路控制所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关的开/关;

所述LCLC串并联电路的一端连接所述第一开关和第二开关的连接点,所述LCLC串并联电路的另一端连接所述第三开关和第四开关的连接点;

所述电压输入端分别连接所述第一开关和第三开关的一端;

所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端,所述第二开关的另一端接地;

所述第三开关的另一端连接所述第四开关,所述第四开关的另一端接地。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述第一开关的一端连接所述电压输入端的正极,所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端,所述第二开关的另一端连接所述电压输入端的负极;

所述第三开关的一端连接所述电压输入端的正极,所述第三开关的另一端连接所述第四开关的一端,所述第四开关的另一端连接所述电压输入端的负极。

优选地,本实用新型所述的电感电容串并联组合电路,所述第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关为开关管或金属氧化物半导体场效应管。

另本实用新型还构造一种开关电源,所述开关电源包括上述的电感电容串并联组合电路。

实施本实用新型的一种电感电容串并联组合电路及开关电源,具有以下有益效果:该电感电容串并联组合电路包括:第二电感与初级线圈串联连接,组成LT电路,LT电路与第二电容并联连接,组成LC并联电路;LC并联电路与第一电感、以及第一电容串联连接,组成LCLC串并联电路;LCLC串并联电路的两端分别连接信号输入端,信号输入端输入预设频率的电压激励信号或电流激励信号,LCLC串并联电路在电压激励信号或电流激励信号作用下产生振荡,次级线圈输出预设电压。通过实施本实用新型,可输出宽范围的输出电压,同时可输出大电流,还满足零电压开关,并具有电磁干扰小的特点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:

图1a-图1g是本实用新型电感电容串并联组合电路的电路图;

图2a是本实用新型电感电容串并联组合电路输出端为桥式整流的电路图;

图2b是本实用新型电感电容串并联组合电路输出端为全波整流的电路图;

图3是一种传统的反激电路;

图4是一种改进型的反激电路;

图5是一种LLC半桥电路;

图6是本实用新型电感电容串并联组合电路的一实施例的电压电流图;

图7至图8是一个完整工作周期内T0时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图9至图10是一个完整工作周期内T1时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图11至图12是一个完整工作周期内T2时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图13至图14是一个完整工作周期内T3时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图15是图2b电路的第一实施例的电压波形图;

图16是图2b电路的第二实施例的电压波形图;

图17至图19是本实用新型一些等价形变电路的实施例的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型提供一种电感电容串并联组合电路,包括:信号输入端、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、变压器T1,变压器T1 包括初级线圈T11和次级线圈T21,其中,

第二电感L2与初级线圈T11串联连接,组成LT电路,LT电路与第二电容C2并联连接,组成LC并联电路;本领域技术人员可以理解,第二电感L2 在此呈现感抗特性,可通过其他具有感抗特性的电子原件或电路实现,其作用一样的,都属于本实用新型的保护范围。同理,第二电容C2在此呈现容抗特性,可通过其他具有容抗特性的电子原件或电路实现,其作用一样的,都属于本实用新型的保护范围。

LC并联电路与第一电感L1、以及第一电容C1串联连接,组成LCLC串并联电路,本申请并不对LC并联电路、第一电感L1、第一电容C1的串联顺序进行限定,只要满足三者是串联连接关系即可。本领域技术人员可以理解,第一电感L1在此呈现感抗特性,可通过其他具有感抗特性的电子原件或电路实现,其作用一样的,都属于本实用新型的保护范围。同理,第一电容C1在此呈现容抗特性,可通过其他具有容抗特性的电子原件或电路实现,其作用一样的,都属于本实用新型的保护范围。

本领域技术人员可以理解,在本技术方案的基础上,添加串联电阻等其他外围电路,属于不影响本技术方案本质的电路变形,都属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是,本实用新型不对第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2的具体值进行限定,可根据具体实施方案进行适应性选择。

LCLC串并联电路的两端分别连接信号输入端,信号输入端输入预设频率的电压激励信号或电流激励信号,LCLC串并联电路在电压激励信号或电流激励信号作用下产生振荡,次级线圈T21输出预设电压。

具体的,基于上述原理,本实用新型的电路具有多种结构,如图1a-图 1g所示,是本实用新型电感电容串并联组合电路一些实施例的电路图。

现以图1a为例进行说明,在图1a中,第二电感L2与初级线圈T11串联连接,组成LT电路;该LT电路与第二电容C2并联连接,组成LC并联电路;该LC并联电路的一端串联连接第一电容C1和第一电感L1,组成LCLC串并联电路;该LCLC串并联电路的两端与信号输入端连接。

图1b-图1g同理可得,具体参考附图,这里不再赘述。

从图1a-图1g可以看出,本申请的技术方案灵活多变,但其基本原理与本质功能是一样的。本领域技术人员根据上述原理,在具体实施电路中,可通过具有感抗特性的电子原件或电路替代本申请中的电感原件,如电感L1和电感L2;可通过具有容抗特性的电子原件或电路替代本申请中的容抗原件,如电容C1和电容C2;但替代后的电路与本申请的技术方案是等价的,本质是相同的。所以,本申请中列举的图1a-图1g仅对本申请的电感电容串并联组合电路原理进行说明,并不用于限定电路的具体结构形式,基于本申请原理对电路进行的等价变换,都属于本实用新型的保护范围。

优选地,本申请的信号输入端包括但不限于半桥电路和全桥电路等,能产生预设信号即可。以下分别对半桥电路和全桥电路进行说明。

a、对于半桥电路:

信号输入端包括:电压输入端、开关控制电路、半桥电路,其中,开关控制电路连接并控制半桥电路;半桥电路连接电压输入端,获取输入电压; LCLC串并联电路的两端分别连接半桥电路。

半桥电路包括:第一开关K1、第二开关K2,开关控制电路分别连接第一开关K1和第二开关K2,开关控制电路控制第一开关K1和第二开关K2的开/ 关;

第一开关K1的一端连接电压输入端,第一开关K1的另一端连接第二开关K2的一端,第二开关K2的另一端连接LCLC串并联电路的一端,LCLC串并联电路的另一端连接第一开关K1和第二开关K2的连接点。

优选地,根据本申请基本原理,可利用具有容抗特性的电子原件或电路来替代第一电容C1,本领域技术人员进行适应性调整即可。例如,第一电容 C1包括第三电容C3和第四电容C4,LC并联电路的一端通过电感L1连接第一开关K1和第二开关K2的连接点,LC并联电路的另一端分别连接第三电容C3 和第四电容C4的一端,第三电容C3的另一端连接第二开关K2,第四电容C4 的另一端连接电压输入端;开关控制电路分别连接第一开关K1和第二开关K2,开关控制电路控制第一开关K1和第二开关K2的开/关;第一开关K1的一端连接电压输入端,第一开关K1的另一端连接第二开关K2的一端,第二开关 K2的另一端连接第三电容C3。

优选地,第一开关K1的一端连接电压输入端的正极,第一开关K1的另一端连接第二开关K2的一端,第二开关K2的另一端连接电压输入端的负极。

b、对于全桥电路:

信号输入端包括:电压输入端、开关控制电路、全桥电路,其中,开关控制电路连接并控制全桥电路;全桥电路连接电压输入端,获取输入电压; LCLC串并联电路的两端分别连接全桥电路。

全桥电路包括:第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4,其中,开关控制电路分别连接第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4,开关控制电路控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4的开/关;LCLC串并联电路的一端连接第一开关K1和第二开关K2的连接点,LCLC串并联电路的另一端连接第三开关K3和第四开关K4的连接点;电压输入端分别连接第一开关K1和第三开关K3的一端;第一开关K1的另一端连接第二开关K2的一端,第二开关K2的另一端接地;第三开关K3的另一端连接第四开关K4,第四开关K4的另一端接地。

优选地,第一开关K1的一端连接电压输入端的正极,第一开关K1的另一端连接第二开关K2的一端,第二开关K2的另一端连接电压输入端的负极;第三开关K3的一端连接电压输入端的正极,第三开关K3的另一端连接第四开关K4的一端,第四开关K4的另一端连接电压输入端的负极。

优选地,第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、以及第四开关K4为开关管或金属氧化物半导体场效应管。可以理解,第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、以及第四开关K4起到开/关作用,因此,第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、以及第四开关K4也可选择其他具有开关功能的电子原件或开关电路,能实现开关即可。

参考图2a、图2b、以及图6至图19,通过具体实施例说明本实用新型的原理以及本实用新型能达到的技术效果。

如图2a,是本实用新型电感电容串并联组合电路输出端为桥式整流的电路图;如图2b,本是本实用新型电感电容串并联组合电路输出端为全波整流的电路图。

在图2a和图2b中,变压器T1的次级线圈T21连接输出端的负载电路,只是用来说明本实用新型的完整性和工作过程,并不对输出端的连接负载做限定,本技术领域人员可根据具体需要设置输出端的接法。

如图2b,电路包括:用于输入电压的电压输入端、第一开关管K1、第二开关管K2、开关控制电路、第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第二电感L2、变压器T1、变压器T1的初级线圈T11、变压器T1的次级线圈T21 和T22、输出整流二极管D1和D2、输出电容C5、以及负载电阻R1,其中,

开关控制电路连接并控制第一开关K1和第二开关K2;第一开关K1的一端连接电压输入端的正极,获取输入电压;第一开关的另一端连接第二开关的一端,第二开关的另一端连接电压输入端的负极,组成半桥电路。

初级线圈T11的同名端(有标示圆点)连接电感L2的一端,组成LT电路;初级线圈T11的另一端连接电压输入端的负极。电感L2的另一端连接电容C2的一端,电容C2的另一端连接初级线圈T11的另一端,组成LC电路;电感L2的另一端连接电容C1的一端,电容C1的另一端连接电感L1的一端,组成LCLC串并联电路;电感L1的另一端连接第一开关K1和第二开关K2的连接点。

次级线圈T21的同名端(有标示圆点)连接二极管D1的正极,次级线圈 T21的另一端连接次级线圈T22的同名端(有标示圆点),次级线圈T22的另一端连接二极管D2的正极;二极管D1的负极连接二极管D2的负极;二极管 D1的负极通过并联第五电容C5和电阻R1(输出负载电阻)连接次级线圈T22 的同名端。

可以理解,开关控制电路用于控制第一开关管K1和第二开关管K2的导通和关断,从而在LCLC串并联电路中形成激励信号。本实用新型并不对控制电路的具体实现方式做限定,只要能控制第一开关管K1和第二开关管K2通断的电路或控制器及其电路都可以。

优选地,第一开关管K1和第二开关管K2使用金属氧化物半导体场效应管替代,金属氧化物半导体场效应管的寄生本体二极管也在电路中显示出来。

优选地,用于全波整流的整流管可用二极管替代。

对于图2b,为进一步说明本实用新型的工作原理,现列举具体数值进行说明。

输入电压使用80VDC直流电压,开关控制电路控制频率,达到当第一电阻R1的电阻值为3Ω,同时第一电阻R1两端的电压值为16.8V时,得到电路中各个主要节点或器件的电压电流波形,参考图6,图6是本实用新型电感电容串并联组合电路的电压电流图,其中:

Vhb显示第一开关管K1和第二开关管K2半桥电路中点的电压波形,其最大值即为输入电压的电压值80V;

Vc2显示第二电容C2两端的电压波形,同时也即是第二电感L2和变压器初级线圈串联后,其两端的电压波形;

IC2显示第二电容C2器件中流过的电流波形;

Iin显示第一电感L1,第一电容C1中流过的电流波形;

IL2显示第二电感L2中流过的电流,也即为变压器T1初级线圈T11中流过的电流波形;其中,IC2,Iin,IL2三者之间满足:Iin=IC2+IL2。

ID1显示第一二极管D1中流过的电流波形;ID2显示第二二极管D2中流过的电流波形;

Vgh显示第一开关管K1控制端的控制电压波形;其电压值为1时,代表第一开关管K1被要求导通,并处于低阻抗的导通状态;其电压值为0时,代表第一开关管K1被要求关断,并处于关断状态;

Vgl显示第二开关管K2控制端的控制电压波形;其电压值为1时,代表第二开关管K2被要求导通,并处于低阻抗的导通状态;其电压值为0时,代表第二开关管K2被要求关断,并处于关断状态;

VD1显示第一整流二极管D1两端的电压波形;VD2显示第二整流二极管 D2两端的电压波形;

Vout显示第五电容C5(输出电容)和第一电阻R1(输出负载电阻)两端的电压波形,即通常意义下所说的输出电压波形。

进一步,为更加清晰地理解本实用新型所描述电路的工作原理,在此对一个完整工作周期的不同时间段的电压电流波形,进行详细分析;参考图7 至图16,其中,

图7至图8是一个完整工作周期内T0时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图9至图10是一个完整工作周期内T1时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图11至图12是一个完整工作周期内T2时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图13至图14是一个完整工作周期内T3时间段电流流向图及对应的电压电流波形图;

图15是图2b电路的第一实施例的电压波形图;

图16是图2b电路的第二实施例的电压波形图。

具体的,如图7和图8,在T0时间段:

阴影部分所显示的时间段:即第一开关管K1和第二开关管K2的控制端输入电压都为低电位,即电压值为0,第一开关管K1和第二开关管K2为关断状态;

在T0时间段,Iin电流方向为从LCLC组合电路流向半桥中点-延续电路中电流的方向,形成给第一开关管K1结电容放电和第二开关管K2结电容充电的功能;在完成给第一开关管K1和第二开关管K2结电容充放电,完成半桥中点(连接点)点位由低到高的转换后,Vhb-即第一开关管K1和第二开关管K2组成的半桥电路的中点呈现高电位-等于输入电压加上第一开关管K1本体二极管的正向导通压降,即Iin电流延续电路状态,通过第一开关管K1的本体二极管流过电流;

在T0时间段,IL2电流方向为从与第二电容C2的连接端流向与变压器初级线圈的连接端,电流绝对值呈现减小的趋势。

在T0时间段,在变压器的次级端,即次级线圈T21,T22的同名端形成低电位;即在第一二极管D1两端形成反向偏置电压-其电压值为输出电压值的2倍,其中没有电流,呈现开路状态;在第二二极管D2两端形成正向偏置电压,呈现正向导通状态,其中有电流ID2流过,并呈现绝对值增大的趋势。

在T0时间段,LCLC串并联电路为释放能量的阶段。LCLC串并联电路中存储的能量给第一开关管K1结电容放电和第二开关管K2结电容充电,并有部分能量流回输入电压源,同时维持能量给输出端的供给。

如图9和图10中,在T1时间段:

阴影部分所显示的时间段:即第一开关管K1的控制端输入电压为高电位,即电压值为1,第一开关管K1为导通状态;第二开关管K2的控制端输入电压为低电位,即电压值为0,第二开关管K2为关断状态;Vhb-即第一开关管K1 和第二开关管K2组成的半桥电路的中点为高电位-等于输入电压。

在T1时间段,Iin电流方向为从半桥中点流向LCLC组合电路,形成给 LCLC组合电路和变压器充电的过程,输入端给整个电路充能;

在T1时间段,IL2电流方向为从与变压器初级线圈的连接端流向与第二电容C2的连接端,电流呈现按正玄波趋势-从小于零,到过零,到最大值,到逐步减小但依然大于零的过程。

在T1时间段的前段区间,当第二电感L2中的电流IL2不等于变压器初级线圈中的励磁电流时,在变压器次级线圈T21,T22的同名端形成低电位;即第一二极管D1形成反向偏置电压-其电压值为输出电压值的2倍,其中没有电流,呈现开路状态;第二二极管D2形成正向偏置电压,呈现正向导通状态,其中有电流ID2流过;

在T1时间段接近结束的区间,在变压器的初级端,当第二电感L2中的电流IL2与变压器初级线圈中的励磁电流相等交叉后,变压器线圈中的感应电动势相位发生反转,在次级线圈T21,T22的同名端形成高电位;即在第一二极管D1两端形成正向偏置电压,呈现正向导通状态,其中有电流ID1流过,并呈现增大的趋势;第二二极管D2形成反向偏置电压-其电压值为输出电压值的2倍,其中没有电流,呈现开路状态;

T1时间段,为输入电压源给LCLC串并联电路提供存储能量的阶段。同时维持能量给输出端的供给,为给输出端提供能量的主要区间。

如图11和图12,在T2时间段:

阴影部分所显示的时间段:即第一开关管K1和第二开关管K2的控制端输入电压都为低电位,即电压值为0,第一开关管K1和第二开关管K2为关断状态;

在T2时间段,Iin电流方向为从半桥中点流向LCLC组合电路,形成给第一开关管K1结电容充电和第二开关管K2结电容放电的功能;在完成给第一开关管K1和第二开关管K2结电容充放电,完成半桥中点电位由高到低的转换后,Vhb-即第一开关管K1和第二开关管K2组成的半桥电路的中点呈现低电位-比输入电压负极参考点还要低上第二开关管K2本体二极管的正向导通压降。即Iin电流延续电路状态,通过第二开关管K2的本体二极管流过电流;

在T2时间段,IL2电流方向为从与变压器初级线圈的连接端流向与第二电容C2的连接端,电流绝对值呈现减小的趋势。

在T2时间段,在变压器的次级端,即次级线圈T21,T22的同名端形成高电位;即在第一二极管D1两端形成正向偏置电压,呈现正向导通状态,其中有电流ID1流过,并呈现增大的趋势;在第二二极管D2两端形成反向偏置电压,其电压值为输出电压值的2倍,其中没有电流,呈现开路状态。

在T2时间段,LCLC串并联电路为释放能量的阶段。LCLC串并联电路中存储的能量给第一开关管K1结电容充电和第二开关管K2结电容放电,同时维持能量给输出端的供给。

如图13和图14,在T3时间段:

阴影部分所显示的时间段:即第一开关管K1的控制端输入电压都为低电位,即电压值为0,第一开关管K1为关断状态;第二开关管K2的控制端输入电压为高电位,即电压值为1,第二开关管K2为导通状态;Vhb-即第一开关管K1和第二开关管K2组成的半桥电路的中点为低电位-等于输入电压负极参考电位。

在T3时间段,Iin电流方向为从LCLC组合电路流向半桥中点,LCLC组合电路通过变压器给输出端释放能量;

在T3时间段,IL2电流方向为从与第二电容C2的连接端流向与变压器初级线圈的连接端,电流呈现按正玄波趋势-从小于零,到过零,到最大值,到逐步减小但依然大于零的过程。

在T3时间段的前段区间,当第二电感L2中的电流IL2不等于变压器初级线圈中的励磁电流时,在变压器次级线圈T21,T22的同名端形成高电位;即第一二极管D1形成正向偏置电压,呈现正向导通状态,其中有电流ID1流过;第二二极管D2形成反向偏置电压,其电压值为输出电压值的2倍,其中没有电流,呈现开路状态;

在T3时间段接近结束的区间,在变压器的初级端,当第二电感L2中的电流IL2与变压器初级线圈中的励磁电流相等交叉后,变压器线圈中的感应电动势相位发生反转,在次级线圈T21,T22的同名端形成低电位;即在第一二极管D1两端形成反向偏置电压,其电压值为输出电压值的2倍,其中没有电流,呈现开路状态;第二二极管D2形成正向偏置电压,呈现正向导通状态,其中有电流ID2流过,并呈现增大的趋势;

在T3时间段,LCLC串并联电路为释放能量的阶段。T3时间段跟T1时间段类似,为给输出端提供能量的另一个主要区间。

在T3时间段结束后,即开始T0时间段的过程,开始下一个周期的循环。

进一步,为了更加清晰地理解本实用新型所描述电路的工作原理,依据如图2b的电路,列出输入电压使用较低直流电压,而输出为高电压;输入电压使用较高直流电压,而输出为低电压的工作波形;其中:

Vhb显示第一开关管K1和第二开关管K2半桥电路中点的电压波形。其最大值即为输入电压的电压值;

VC1显示第一电容C1两端的电压波形;

Vc2显示第二电容C2两端的电压波形,同时也即是第二电感L2和变压器初级线圈串联后,其两端的电压波形;

Vout显示第五电容C5(输出电容)和第一电阻R1(输出负载电阻)两端的电压波形,即通常意义下所说的输出电压波形。

图15–一种基于图2b电路下,输入电压为50V,输出电压达到93.7V,第一电容C1的最高电压为1.09KV,第二电容C2的最高电压为805V。

图16–一种基于图2b电路下,输入电压为400V,输出电压达到3.19V,第一电容C1的最高电压为504V,第二电容C2的最高电压为216V。

进一步,为了更加清晰地理解本实用新型所描述LCLC串并联电路中各个电感电容之间位置互换的可能排列,在图17中,列出了电容C1放置于最下端的连接方式;这种电路变形没有改变整个电路的基本工作特性。

进一步,对于图17中,当电容C1放置于最下端时,由于在电路分析的等效方法中,输入电压对整个电路是一种虚短路状态,然后电容C1可以拆分为两个:C3和C4,如图18中所示,这种电路变形没有改变整个电路的基本工作特性;

进一步,为了更加清晰地理解本实用新型所描述LCLC串并联电路中的可能变化,图19–一种基于图2b电路下,由第一开关K1和第二开关K2组成的半桥输入电路变化为由第一开关K1,第二开关K2,第三开关K3和第四开关 K4组成的全桥输入电路得到的电路变形;这种电路变形没有改变输入电路是为LCLC串并联电路提供开关频率下的电压电流激励的基本工作特性;

另本实用新型还构造一种开关电源,开关电源包括上述的电感电容串并联组合电路。

通过实施本实用新型,整个电路在适用宽输入、输出电压范围,大输出电流的工作条件下,还能达成高效,节能,产生小的电磁干扰,小体积,高功率密度的特性。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施,并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

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