电源电路的制作方法

本申请涉及电路领域，特别是涉及一种电源电路。

背景技术：

光伏逆变器需要满足电网低电压穿越技术要求，即在电网电压跌落时要不间断运行，因此需要逆变器必须具备不间断的供电电源系统。

目前，采用变压器向逆变器供电，在开关电源拓扑输入主功率回路中，通常采用开关管(MOS或者IGBT)来进行变压器能量的存储和释放。但是受MOS管耐压限制，原边输入电压范围较窄，当输入电压过高时容易导致MOS因应力过大击穿。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种电源电路，该电源电路采用双开关串联的方式控制回路的通断，提高了电源电路的耐压等级，而且通过钳位电路将输入电压在第一开关子电路以及第二开关子电路中进行合理分配，可保护第二开关子电路。

为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是：提供一种电源电路，所述电源电路包括：变压器、开关电路以及钳位电路；所述开关电路包括第一开关子电路和第二开关子电路；所述变压器的第一端用于与第一电压耦接，所述第一开关子电路的第一端与所述变压器的第二端耦接；所述第一开关子电路的控制端用于与所述第一电压耦接，所述第一开关子电路的第二端与所述第二开关子电路的第一端耦接；所述第二开关子电路的控制端用于与第二电压耦接；所述第二开关子电路的第二端接地；所述钳位电路的第一端与所述第一开关子电路的控制端耦接，所述钳位电路的第二端接地。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请的电源电路采用双开关串联的方式控制回路的通断，提高了电源电路的耐压等级，而且通过钳位电路将输入电压在第一开关子电路以及第二开关子电路中进行合理分配，可保护第二开关子电路。另外，本申请的电源电路拓扑简单、可靠性高。

附图说明

图1是本申请电源电路第一实施方式的结构示意图；

图2是本申请电源电路第二实施方式的结构示意图；

图3是本申请电源电路第三实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供一种电源电路，为使本申请的目的、技术方案和技术效果更加明确、清楚，以下对本申请进一步详细说明，应当理解此处所描述的具体实施条例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。

参阅图1，图1是本申请电源电路第一实施方式的结构示意图。如图1所示，电源电路包括变压器10、开关电路11以及钳位电路12；开关电路11包括第一开关子电路111和第二开关子电路112。变压器10的第一端用于与第一电压Vbus耦接，第一开关子电路111的第一端与变压器10的第二端耦接；第一开关子电路111的控制端用于与第一电压Vbus耦接，第一开关子电路111的第二端与第二开关子电路112的第一端耦接；第二开关子电路112的控制端用于与第二电压Vpwm耦接；第二开关子电路112的第二端接地；钳位电路12的第一端与第一开关子电路111的控制端耦接，钳位电路12的第二端接地。具体而言，第一电压Vbus的电压范围为150V～1100V；变压器10的第一端和第二端之间的电压不大于200V。

开关电路11还包括第一稳压管D1，其中，第一稳压管D1的稳压值为15V左右，第一稳压管D1的一端与第一开关子电路111的控制端耦接，第一稳压管D1的另一端与第一开关子电路111的第二端耦接，第一稳压管D1为第一开关子电路111提供驱动电压，使得第一开关子电路111的第一端与第二端导通。

其中，钳位电路12包括第二稳压管(未示出)和第一电阻(未示出)，其中，第二稳压管为瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管的稳压值不低于540V。第一电阻与第二稳压管的一端耦接，还用于与第一电压Vbus耦接；第二稳压管的另一端接地。在本实施方式中，第一电阻起限流作用。

其中，第二电压Vpwm由PWM控制电路产生。在优选的实施方式中，PWM控制电路可以与第二开关子电路112集成在一起，可以节省电路板空间。

在优选的实施方式中，第一开关子电路111为第一晶体管，其中，第一晶体管的耐压值不低于1000V，第一晶体管为N型MOS管，第一开关子电路111的控制端为第一晶体管的栅极，第一开关子电路111的第一端为第一晶体管的漏极，第一开关子电路111的第二端为第一晶体管的源极。

第二开关子电路112为第二晶体管，第二晶体管为N型MOS管，第二开关子电路112的控制端为第二晶体管的栅极，第二开关子电路112的第一端为第二晶体管的漏极，第二开关子电路112的第二端为第二晶体管的源极。

在此，需要说明的是第一晶体管和第一晶体管也可以为P型MOS管，对应设计外围电路即可。

在本实施方式中，电源电路还包括分压电路(未示出)，分压电路的一端用于与第一电压Vbus耦接，分压电路的另一端与第一开关子电路111的控制端耦接；分压电路至少包括相互串联的第二电阻(未示出)、第三电阻(未示出)、第四电阻(未示出)以及第五电阻(未示出)。

其中，电源电路还包括保护电路(未示出)，保护电路至少包括第三稳压管(未示出)、二极管(未示出)以及电容(未示出)。第三稳压管与电容并联之后的第一端与变压器10的第一端耦接，第三稳压管与电容并联之后的第二端与二极管的第一端耦接，二极管的第二端与变压器10的第二端耦接。

下面以第一开关子电路111和第二开关子电路112为N型MOS晶体管为例解释说明上述实施方式中的电源电路的具体结构。

继续参阅图2，图2是本申请电源电路第二实施方式的结构示意图。图2所示的电路图为位于变压器T1的原边的部分电路图，位于变压器T1的副边的电路未示出。

在本实施方式中，钳位电路包括相互串联的第一电阻R1与第二稳压管D2，开关电路包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一稳压管D1以及PWM控制电路20。

如图2所示，变压器T1的第一端用于与第一电压Vbus耦接，第一晶体管Q1的漏极(D)与变压器T1的第二端耦接，第一晶体管Q1的源极(S)与第二晶体管Q2的漏极(D)耦接，第一晶体管Q1的栅极(G)用于与第一电压Vbus耦接。第一稳压管D1的负极与第一晶体管Q1的栅极耦接，第一稳压管D1的正极与第一晶体管Q1的源极耦接，第一稳压管D1反向导通时为第一晶体管Q1提供驱动电压。第二晶体管Q2的栅极(G)与PWM控制电路20耦接，第二晶体管Q2的源极(S)接地，PWM控制电路20产生PWM控制信号(第二电压Vpwm)以控制第二晶体管Q2的通断。

第一电阻R1与第二稳压管D2串联，第一电阻R1与第二稳压管D2的一端耦接，第一电阻R1的另一端与第一晶体管Q1的栅极耦接，还用于与第一电压Vbus耦接。第二稳压管D2的另一端接地。

在优选的实施方式中，PWM控制电路20与第二晶体管Q2集成在一起，用以实现电源芯片的功能。例如，TNY284-290系列电源芯片包括具有PWM控制功能的电路与晶体管，其中，具有PWM控制功能的电路产生的PWM控制信号可自适应调整。

请参阅图3，图3是本申请电源电路第三实施方式的结构示意图。在此，以TNY284-290系列电源芯片为例解释说明，其中，TNY284-290系列电源芯片内集成有晶体管以及PWM控制电路。

如图3所示，电源电路包括变压器T1、开关电路30、钳位电路31、保护电路32、第一分压电路33、第二分压电路34以及滤波电路35。

开关电路30包括第一晶体管Q1、电源芯片U1以及第一稳压管D1，其中，电源芯片U1为集成MOS控制一体的开关电源芯片，间歇性打波，频率固定，PWM宽度可调节。具体地，电源芯片U1引脚Pin4对应电源芯片U1内晶体管的漏极，电源芯片U1引脚Pin5对应电源芯片U1内晶体管的源极。电源芯片U1引脚Pin2为旁路多功能引脚BP/M，里面有自带电源，通过连接不同电容值来设定电流限制值；电源芯片U1引脚Pin1为使能欠压引脚EN/UV，保证电源后端输出电压的正常，异常时用来封锁内部电源芯片U1的PWM控制电路。

在本实施方式中，第一晶体管Q1的漏极与变压器T1的第二端耦接，第一晶体管Q1的栅极与第一分压电路33的一端耦接，第一分压电路33的另一端用于与第一电压Vbus耦接。其中，第一分压电路33包括相互串联的第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6。在实际应用中，电阻的耐压能力有限，而本实施方式的第一电压Vbus较高，故采用电阻串联的方式进行分压，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6的阻值大小依据实际情况设计，例如，均为560Kohm，或者其他阻值。第一晶体管Q1的栅极与源极之间还耦接有第一稳压管D1，第一稳压管D1的稳压值为15V，保证第一晶体管Q1的栅极与源极之间的驱动电压。第一稳压管D1的具体规格可依据实际情况选择。

第一晶体管Q1的源极还与电源芯片U1的引脚Pin4(漏极)耦接，电源芯片U1的引脚Pin5～Pin8接地，电源芯片U1的引脚Pin2(旁路多功能引脚BP/M)与地线之间耦接有第一电容C1，用来设定电流限制值。第一电容C1的大小依据实际情况设计，例如，第一电容C1的电容值为0.1uF。电源芯片U1的引脚Pin1(使能欠压引脚EN/UV)与第七电阻R7的一端耦接，第七电阻R7的另一端与第二分压电路34的一端耦接，第二分压电路34的另一端用于与第一电压Vbus耦接。其中，第七电阻R7可依据实际情况设计，例如为1Mohm。

在本实施方式中，第二分压电路34包括相互串联的第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11以及第十电阻R12。在实际应用中，电阻的耐压能力有限，而本实施方式的第一电压Vbus较高，故采用电阻串联的方式进行分压，第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11以及第十电阻R12的阻值大小依据实际情况设计，例如，均为1Mohm，或者其他阻值。

第一分压电路33还与钳位电路31中的第一电阻R1的一端耦接，第一电阻R1的另一端与第二稳压管D2的一端耦接，第二稳压管D2的另一端接地。

在本实施方式中，电源电路还包括滤波电路35，其中滤波电路35包括第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17以及第十八电阻R18，还包括第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5。第十三电阻R13与第十四电阻R14串联后与第三电容C3并联形成第一滤波子电路，第十五电阻R15与第十六电阻R16串联后与第四电容C4并联形成第二滤波子电路，第十七电阻R17与第十八电阻R18串联后与第五电容C5并联形成第三滤波子电路，第一滤波子电路、第二滤波子电路以及第三滤波子电路串联之后形成滤波电路35，以对第一电压Vbus滤波得到目标母线电压。滤波电路35中各电容的容值以及各电阻的阻值依据实际情况设计，例如，取电容值为15uF，取电阻值为560Kohm。

在本实施方式中，电源电路还包括保护电路32，保护电路32至少包括第三稳压管D3、第一二极管D4、第二二极管D5以及第二电容C2。其中，第三稳压管D3与第二电容C2并联之后的第一端与变压器T1的第一端耦接，第三稳压管D3与第二电容C2并联之后的第二端与第一二极管D4的第一端耦接，第一二极管D4的第二端与第二二极管D5的第一端耦接，第二二极管D5的第二端与变压器T1的第二端耦接。其中，第三稳压管D3、第一二极管D4以及第二二极管D5反向串联，第二二极管D5的正极与变压器T1的第二端耦接，第三稳压管D3的正极与变压器T1的第一端耦接。在优选的实施方式中，第三稳压管D3是瞬态电压抑制TVS，跟阻容吸收元件第二电容C2并联在一起使用，构成钳位电路，用来吸收第一晶体管Q1关断时，变压器T1原边产生的尖峰，具有保护第一晶体管Q1和电源芯片U1的作用。第三稳压管D3可选用钳位电压为200V的稳压管，第二电容C2的容值大小为0.0022uF。第三稳压管D3、第一二极管D4、第二二极管D5和第二电容C24一起构成漏极钳位保护电路，由于该电源电路的输入电压(第一电压Vbus)可达到1100V，在第一晶体管Q1关断时，第一晶体管Q1漏极瞬态电压峰值会比1100V高很多，故第一二极管D4、第二二极管D5选用耐压不低于1000V、电流大于1A的快速恢复二极管。

前述具体说明了电源电路的连接关系，下面结合图3说明本实施方式的电源电路的工作原理。

电源芯片U1内的PWM控制电路自适应输出PWM控制信号，以控制电源芯片U1内的晶体管的通断，当电源芯片U1内的晶体管导通时，引脚Pin4与引脚Pin5导通，即电源芯片U1内的晶体管的漏极与源极导通，进而使得第一晶体管Q1的源极接地，第一稳压管D1所在的支路导通，第一稳压管D1两端的电压为15V，即第一晶体管Q1的漏极与源极之间的电压为15V，进而驱动第一晶体管Q1导通。则变压器T1所在的支路导通，变压器T1将原边直流电压转换为交流电压，以供变压器T1的副边电路工作。

在本实施方式中，第一晶体管Q1的耐压值大于1000V，第一晶体管Q1与电源芯片U1串联，使得整个系统电压等级超过1700V，直流输入(第一电压Vbus)最高电压可以达到1100V。同时，钳位电路31中的第二稳压管D2与开关电路30中的第一稳压管D1方向串联，具有钳位的功能，当电源芯片U1断开的时候，电源芯片U1的DS电压(Pin4与Pin5之间的电压)会被第二稳压管D2钳位住。在优选的实施方式中，第二稳压管D2为瞬态抑制二极管，该瞬态抑制二极管的稳压值不低于540V。当第一电压Vbus的输入电压值高于第二稳压管D2的稳压值时，钳位电路31将高于第二稳压管D2的稳压值的部分电压分配到第一晶体管Q1，以保护电源芯片U1。

本申请的电源电路可用在功率不大、要求输入电压范围宽、输入电压高等领域，如可应用于光伏发电汇流箱。

区别于现有技术，本申请的电源电路采用双开关串联的方式控制回路的通断，提高了电源电路的耐压等级，而且通过钳位电路将输入电压在第一开关子电路以及第二开关子电路中进行合理分配，可保护第二开关子电路。另外，本申请的电源电路拓扑简单、可靠性高。进一步地，本申请的电源电路器件少、体积小、加工工艺非常简单、性价比高。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。