一种大功率开关电源降压电路的制作方法

专利名称：一种大功率开关电源降压电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，涉及一种大功率开关电源降压电路，适用于输入电压
比较大、输入输出压差比较高、承载功率大、对系统的稳定性和转化精度要求比较高的降压 电源。
背景技术：
目前，国内高压转中压的直流大功率开关电源产品甚少，这类电源主要用于能量 在远距离无中继传输之后的降压处理，以驱动其他设备的正常工作。为了减少传输过程中 的能量损耗，要求传输电压很大，因此此类降压电路需要具有输入输出压差大、转化效率高 等特点，同时为了保证整个系统的安全工作，需要此类电源具有极高的稳定性，各个部分之 间既要协同工作，又需要在其它部分意外损坏的情况下独立承担起传输任务。现有的增加 电源系统可靠性的方法一般是电源并联技术，而并联技术的实现主要建立在单个模块稳定 均分负载电流的基础上，即均流技术。常用的并联均流方法，是在模块内部添加用于均流的 芯片或者在模块外部使用均流电路实现，精度差，电路复杂，成本高，效率低。而目前最先进 的并联均流方案是使用电压控制环路，把电源模块的输出电压反馈至电源模块控制电路， 此类电路仍然存在输出电压变化比较大，稳定性不够等问题。同时，已有的降压模块在压差 过大的情况下容易产生很大的电流脉冲，破坏系统的稳定性。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种大功率开关电源降压电路。
本发明包括前级电流滤波电路、一级降压电路、二极管D、二级降压电路和两个反 馈电路。前级电流滤波电路的一端与直流输入电压的正极连接，一级降压电路与一个反馈 电路并联后的一端与前级电流滤波电路的另一端连接，并联后的另一端与二极管D的阳极 连接；二级降压电路与另一个反馈电路并联后的一端与二极管D的阴极连接，另一端作为 电压输出端；两个反馈电路采用完全相同的电路结构。本发明具体电路如下
前级电流滤波电路包括前级滤波电感L41、第一滤波电容C41、第二滤波电容C42、 第三滤波电容C43。滤波电感L41的一端与直流输入电压的正极连接，前级第一滤波电容 C41、前级第二滤波电容C42和前级第三滤波电容C43串联后的负端接地，串联后的正端与 前级滤波电感L41的另一端连接。 —级降压电路包括一级绝缘栅双极型晶体管Q11、一级反向二极管D11、一级续流 二极管D12、一级储能电感L11、一级滤波电感L12、一级第一滤波电容C11、一级第二滤波电 容C12、一级第三滤波电容C13、一级第四滤波电容C14。 一级反向二极管Dll的阴极与一级 绝缘栅双极型晶体管Qll的集电极以及前级滤波电感L41的另一端连接，一级反向二极管 Dll的阳极、一级续流二极管D12的阴极、一级储能电感L11的一端均与一级绝缘栅双极型 晶体管Qll的发射极连接，一级续流二极管D12的阳极接地；一级第一滤波电容Cll与一级 第二滤波电容C12串联后的正端与一级储能电感Lll的另一端以及一级滤波电感L12的一
5端连接，串联后的负端接地；一级第三滤波电容C13与一级第四滤波电容C14串联后的正端
与一级滤波电感L12的另一端以及二极管D的阳极连接，串联后的负端接地。 二级降压电路包括二级绝缘栅双极型晶体管Q21、二级反向二极管D21、二级续流
二极管D22、二级储能电感L21、二级滤波电感L22、二级第一滤波电容C21、二级第二滤波电
容C22。 二级反向二极管D21的阴极与二级绝缘栅双极型晶体管Q21的集电极连接以及二
极管D的阴极连接，二级反向二极管D21的阳极、二级续流二极管D22的阴极、二级储能电
感L21的一端均与二级绝缘栅双极型晶体管Q21的发射极连接，二级续流二极管D22的阳
极接地；二级第一滤波电容C21的正端、二级滤波电感L22的一端与二级储能电感L21的另
一端连接，二级第一滤波电容C21的负端接地；二级第二滤波电容C22的正端与二级滤波电
感L22的另一端连接，作为电压输出端，二级第二滤波电容C22的负端接地。 反馈电路包括温度反馈调节电路、电压采样电路、P丽产生电路、IGBT驱动电路、
输出电压辅助反馈调节电路。 所述的温度反馈调节电路包括热敏电阻RT1、第一电位器RP1、第一运算放大器 Ul、第一 M0S场效应管Q311、第一分压电阻R311、第一上拉电阻R312、第一反馈滤波电容 C311、第二反馈滤波电容C312。热敏电阻RT1放置在一级降压电路1或二级降压电路2的 电路板上，热敏电阻RT1的一端接+15V辅助电源，第一分压电阻R311与第一反馈滤波电容 C311并联后的一端与热敏电阻RT1的另一端以及第一运算放大器U1的反相输入端连接，并 联后的另一端接地；第一电位器RP1的滑动端和第二反馈滤波电容C312的一端与第一运算 放大器U1的同相输入端连接，第一电位器RP1的一个固定端接+15V辅助电源，第一电位器 RP1的另一个固定端、第二反馈滤波电容C312的另一端、第一运算放大器U1的负电源端接 地，第一运算放大器U1的正电源端以及第一上拉电阻R312的一端接+15V辅助电源，第一 上拉电阻R312的另一端和第一运算放大器U1的输出端与第一M0S场效应管Q311的栅极 连接，第一 MOS场效应管Q311的源极接地。 所述的电压采样电路包括第一电阻R321、第二电阻R322、霍尔电压传感器U2。第 一电阻R321的一端与一级降压电路或二级降压电路的电压输出端连接，第一电阻R321的 另一端与霍尔电压传感器U2的1脚连接，霍尔电压传感器U2的2脚接地，霍尔电压传感器 U2的4脚接+15V辅助电源、5脚接-15V辅助电源，霍尔电压传感器U2的3脚与第二电阻 R322的一端连接，第二电阻R322的另一端接地。 所述的P丽产生电路包括精密稳压管U3、脉宽调制器SG3525AN、保险丝Fl、第一 电容C331、第二电容C332、第三电容C333、第一电解电容C334、第三电阻R331、第四电阻 R332、第五电阻R333、第六电阻R334、第七电阻R335、第八电阻R336、第九电阻R337、第十 电阻R338、第i^一电阻R339。精密稳压管U3的1脚通过保险丝Fl与霍尔电压传感器U2 的3脚连接，精密稳压管U3的3脚与第三电阻R331的一端、第四电阻R332的一端和第一 电容C331的一端连接，第三电阻R331的另一端接+15V辅助电源，精密稳压管U3的2脚和 第一电容C331的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的16脚与第六电阻R334的一端连接， 第六电阻R334的另一端、第四电阻R332的另一端、第五电阻R333的一端均与脉宽调制器 SG3525AN的2脚连接，第五电阻R333的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的6脚与第七电 阻R335的一端连接，第七电阻R335的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的7脚与第八电阻 R336的一端连接，第八电阻R336的另一端、第二电容C332的一端与脉宽调制器SG3525AN的5脚连接；脉宽调制器SG3525AN的1脚与第九电阻R337的一端连接，第九电阻R337的 另一端和第三电容C333的一端与脉宽调制器SG3525AN的9脚连接，脉宽调制器SG3525AN 的12脚、第二电容C332的另一端、第三电容C333的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的 13和15脚接+15V辅助电源，脉宽调制器SG3525AN的14脚与第十电阻R338的一端连接， 脉宽调制器SG3525AN的8脚与第一电解电容C334的正极连接，脉宽调制器SG3525AN的10 脚与第十一电阻R339的一端连接，第一电解电容C334的负极、第十一电阻R339的另一端 接地。 所述的IGBT驱动电路包括IGBT驱动芯片M57959、三极管Q341、第一二极管D341、 第二二极管D342、第二电解电容C341、第三电解电容C342、第十二电阻R341、第十三电阻 R342、第十四电阻R343。第一二极管D341的阳极和第二二极管D342的阴极与IGBT驱动 芯片M57959的1脚连接，第一二极管D341的阴极与一级绝缘栅双极型晶体管Ql或二级绝 缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接，第二二极管D342的阳极、第二电解电容C341的负极 以及IGBT驱动芯片M57959的6脚接-10V辅助电源， 一级绝缘栅双极型晶体管Ql或二级 绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与第二电解电容C341的正极以及第三电解电容C342的 负极连接并接地；第三电解电容C342的正极和IGBT驱动芯片M57959的4脚接+15V辅助 电源，IGBT驱动芯片M57959的5脚与第十二电阻R341的一端连接，第十二电阻R341的另 一端与一级绝缘栅双极型晶体管Ql或二级绝缘栅双极型晶体管Q2的基极连接；IGBT驱动 芯片M57959的13脚与三极管Q341的集电极和第十三电阻R342的一端连接，第十三电阻 R342的另一端接+15V辅助电源，三极管Q341的基极与第十电阻R338的另一端连接，三极 管Q341的发射极接地；IGBT驱动芯片M57959的14脚与第十四电阻R343的一端连接，第 十四电阻R343的另一端接+15V辅助电源。 所述的输出电压辅助反馈调节电路包括光耦U4、第二电位器RP2、第二运算放大 器U5、第二 M0S场效应管Q351、第四电容C351、第五电容C352、第十五电阻R351、第十六电 阻R352、第十七电阻R353、第十八电阻R354。光耦U4的1脚与霍尔电压传感器U2的1脚连 接、2脚与霍尔电压传感器U2的2脚连接，光耦U4的3脚与第十六电阻R352的一端连接、 4脚与第十五电阻R351的一端连接，第十五电阻R351的另一端接+15V辅助电源；第十六 电阻R352的另一端、第十七电阻R353的一端、第五电容C352的一端与第二运算放大器U5 的同相输入端连接，第四电容C351的一端、第二电位器RP2的滑动端与第二运算放大器U5 的反相输入端连接，第二 M0S场效应管Q351的栅极以及第十八电阻R354的一端与第二运 算放大器U7的输出端连接，第二运算放大器U5的正电源端、第十八电阻R354的另一端、第 二电位器RP2的一个固定端接+15V辅助电源，第四电容C351的另一端以及第二电位器RP2 的另一个固定端接地；第二M0S场效应管Q351的漏极与三极管Q341的基极连接，第十七电 阻R353的另一端、第五电容C352的另一端、第二运算放大器U7的负电源端、第二 M0S场效 应管Q351的源极接地。 本发明利用两级连续降压，突破了压差过大的屏障，可以将高压直流电压稳定、高 效、精确、安全地进行降压。


图1是本发明的电路结构框 图2是图1中前级电流滤波电路图； 图3是图1中一级降压电路图； 图4是图1中二级降压电路图； 图5是反馈电路中的温度反馈调节电路图； 图6是反馈电路中的电压采样电路、P丽产生电路、IGBT驱动电路图； 图7是反馈电路中的输出电压辅助反馈调节电路图。
具体实施例方式
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步的阐述。 —种大功率开关电源降压电路，可以将1000V的直流电压稳定、高效、精确、安全 地降低到300V 。 如图1所示，该电路包括前级电流滤波电路4、一级降压电路1、二极管D、二级降压 电路2和两个反馈电路3构成。前级电流滤波电路4的一端与直流输入电压的正极连接， 一级降压电路1与一个反馈电路并联后的一端与前级电流滤波电路4的另一端连接，并联 后的另一端与二极管D的阳极连接；二级降压电路2与另一个反馈电路并联后的一端与二 极管D的阴极连接，另一端作为电压输出端。前级电流滤波电路4既可以抑制由开关电源
产生并向输入设备反馈的干扰，也可以抑制来自输入设备的噪声，减少对电源本身的侵害。 一级降压电路1和二级降压电路2用于对大电压实现两级连续降压处理，可以缓解由于输
入输出电压之间的压差过大而导致的电流脉动过大的问题。 如图2所示，前级电流滤波电路包括前级滤波电感L41、第一滤波电容C41、第二滤 波电容C42、第三滤波电容C43。滤波电感L41的一端与直流输入电压的正极连接，前级第 一滤波电容C41、前级第二滤波电容C42和前级第三滤波电容C43串联后的负端接地，串联 后的正端与前级滤波电感L41的另一端连接。通过三个滤波电容的串联来承载1000V的直 流输入电压。 —级降压电路可以实现直流1000V到600V的降压功能。如图3所示，一级降压 电路包括一级绝缘栅双极型晶体管Qll (K25T120)、一级反向二极管Dll、一级续流二极管 D12、一级储能电感L11、一级滤波电感L12、一级第一滤波电容C11、一级第二滤波电容C12、 一级第三滤波电容C13、一级第四滤波电容C14。 一级绝缘栅双极型晶体管Q11作为开关元 件，一级反向二极管Dll的阴极与一级绝缘栅双极型晶体管Qll的集电极以及前级滤波电 感L41的另一端连接，一级反向二极管Dll的阳极、一级续流二极管D12的阴极、一级储能 电感Lll的一端均与一级绝缘栅双极型晶体管Qll的发射极连接，一级续流二极管D12的 阳极接地，一级反向二极管Dll用来保护一级绝缘栅双极型晶体管Qll ;—级第一滤波电容 Cll与一级第二滤波电容C12串联后的正端与一级储能电感Lll的另一端以及一级滤波电 感L12的一端连接，串联后的负端接地；一级第三滤波电容C13与一级第四滤波电容C14串 联后的正端与一级滤波电感L12的另一端以及二极管D的阳极连接，串联后的负端接地。
二级降压电路实现600V到300V的直流降压功能。如图4所示，二级降压电路包 括二级绝缘栅双极型晶体管Q2 (K25T120) 、二级反向二极管D3、二级续流二极管D4、二级储 能电感L4、二级滤波电感L5、二级第一滤波电容C21、二级第二滤波电容C22。 二级绝缘栅 双极型晶体管Q2作为开关元件，二级反向二极管D3的阴极与二级绝缘栅双极型晶体管Q2
8的集电极连接以及二极管D的阴极连接，二级反向二极管D3的阳极、二级续流二极管D4的 阴极、二级储能电感L4的一端均与二级绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，二级续流二 极管D4的阳极接地；二级第一滤波电容C21的正端、二级滤波电感L5的一端与二级储能电 感L4的另一端连接，二级第一滤波电容C21的负端接地；二级第二滤波电容C22的正端与 二级滤波电感L5的另一端连接，作为电压输出端，二级第二滤波电容C22的负端接地。
二级降压电路包括二级绝缘栅双极型晶体管Q21(K25T120)、二级反向二极管 D21、二级续流二极管D22、二级储能电感L21、二级滤波电感L22、二级第一滤波电容C21、 二级第二滤波电容C22。 二级反向二极管D21的阴极与二级绝缘栅双极型晶体管Q21的集 电极连接以及二极管D的阴极连接，二级反向二极管D21的阳极、二级续流二极管D22的阴 极、二级储能电感L21的一端均与二级绝缘栅双极型晶体管Q21的发射极连接，二级续流二 极管D22的阳极接地；二级第一滤波电容C21的正端、二级滤波电感L22的一端与二级储能 电感L21的另一端连接，二级第一滤波电容C21的负端接地；二级第二滤波电容C22的正端 与二级滤波电感L22的另一端连接，作为电压输出端，二级第二滤波电容C22的负端接地。
上述一级降压电路和二级降压电路输出端的LC滤波电路以及前级电流滤波电 路均由较小的环形滤波电感和较大的电解电容组成，一级储能电感L11和二级第二储能 电感L21使用铁粉芯材料做成的高频电感，提高电感的抗饱和能力，其参数可根据L = [(Vi-Vo) X Vo X T] /2 XKX Vi X Io得到，其中K为最大电流和最小电流的比值，本实例中为 10。 一级滤波电感L12和二级滤波电感L22使用铁硅铝材料，减少电路的能量损耗。其截 止频率为F二 1/[2X Ji X (LXC)力]，一般当截止频率为所需滤除的纹波频率的IO倍时，可 以较为有效地减小输出的开关噪音。本实例中的开关工作频率f为4kHZ，选取滤波电感为 10uH，滤波电感不易取太大，太大会引起电路的谐振，恶化电源电流的输出质量，根据10f =1/{2X Ji X [L3X (C6+C7)/2r,，可以得到相关的参数。 如图1所示，在一级降压电路1和二级降压电路2的输出回路上分别加载有反馈 电路3，两个反馈电路3采用完全相同的电路结构。反馈电路包括温度反馈调节电路3-1、 电压采样电路3-2、PffM产生电路3-3以及IGBT驱动电路3_4、输出电压辅助反馈调节电路 3-5。电压采样电路3-2、P丽产生电路3-3以及IGBT驱动电路3-4依次串联构成输出电压 主反馈调节电路，可以根据系统输出电压、电流以及温度的变化精细调节开关管的占空比， 保证降压电路的精度。 温度反馈调节电路3-l通过检测系统内部的实时温度，并把检测到的温度与设定 的温度进行比较，从而判断开关管的导通与关断。该反馈可以提前预警高温，在系统过热之 前关断主电路，保证系统安全。其电路结构如图5所示，包括热敏电阻RT1、第一电位器RP1、 第一运算放大器Ul、第一 MOS场效应管Q311 (IRF540N)、第一分压电阻R311、第一上拉电阻 R312、第一反馈滤波电容C311、第二反馈滤波电容C312。热敏电阻RT1放置在一级降压电 路1或二级降压电路2的电路板上，用来检测系统温度。热敏电阻RT1的一端接+15V辅助 电源，第一分压电阻R311与第一反馈滤波电容C311并联后的一端与热敏电阻RT1的另一 端以及第一运算放大器U1的反相输入端连接，并联后的另一端接地；第一电位器RP1的滑 动端和第二反馈滤波电容C312的一端与第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一电位 器RP1的一个固定端接+15V辅助电源，第一电位器RP1的另一个固定端、第二反馈滤波电 容C312的另一端、第一运算放大器U1的负电源端接地，第一运算放大器U1的正电源端以及第一上拉电阻R312的一端接+15V辅助电源，第一上拉电阻R312的另一端和第一运算放 大器U1的输出端与第一MOS场效应管Q311的栅极连接，第一MOS场效应管Q311的源极接 地。本电路可以通过设定第一电位器RP1的阻值来确定开关管的关断温度。当热敏电阻的 阻值大于第一电位器的设定值时，第一M0S场效应管Q311的漏极和源极之间导通，此时三 极管Q341关断，从而通过IGBT驱动电路3-4关断开关管。 电压采样电路3-2通过霍尔电压传感器把输出电压信号转换为电流信号，包括第 一电阻R321、第二电阻R322、霍尔电压传感器U2(VSM025A)。第一电阻R321的一端与一级 降压电路或二级降压电路的电压输出端连接，第一电阻R321的另一端与霍尔电压传感器 U2的1脚连接，霍尔电压传感器U2的2脚接地，霍尔电压传感器U2的4脚接+15V辅助电 源、5脚接-15V辅助电源，霍尔电压传感器U2的3脚与第二电阻R322的一端连接，第二电 阻R322的另一端接地。 P丽产生电路3-3通过精密稳压管把电压采样单元输出的电流信号转化为TTL电 平信息，输入到脉宽调节器中，并通过三极管输出P丽信号，实现电路的自动稳压调节。P丽 产生电路3-3包括精密稳压管U3 (TL431CLP)、脉宽调制器SG3525AN、保险丝Fl、第一电容 C331、第二电容C332、第三电容C333、第一电解电容C334、第三电阻R331、第四电阻R332、 第五电阻R333、第六电阻R334、第七电阻R335、第八电阻R336、第九电阻R337、第十电阻 R338、第十一电阻R339。精密稳压管U3的1脚通过保险丝Fl与霍尔电压传感器U2的3脚 连接，精密稳压管U3的3脚与第三电阻R331的一端、第四电阻R332的一端和第一电容C331 的一端连接，第三电阻R331的另一端接+15V辅助电源，精密稳压管U3的2脚和第一电容 C331的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的16脚与第六电阻R334的一端连接，第六电阻 R334的另一端、第四电阻R332的另一端、第五电阻R333的一端均与脉宽调制器SG3525AN 的2脚连接，第五电阻R333的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的6脚与第七电阻R335 的一端连接，第七电阻R335的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的7脚与第八电阻R336 的一端连接，第八电阻R336的另一端、第二电容C332的一端与脉宽调制器SG3525AN的5 脚连接；脉宽调制器SG3525AN的1脚与第九电阻R337的一端连接，第九电阻R337的另一 端和第三电容C333的一端与脉宽调制器SG3525AN的9脚连接，脉宽调制器SG3525AN的12 脚、第二电容C332的另一端、第三电容C333的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的13和 15脚接+15V辅助电源，脉宽调制器SG3525AN的14脚与第十电阻R338的一端连接，脉宽调 制器SG3525AN的8脚与第一电解电容C334的正极连接，脉宽调制器SG3525AN的10脚与 第十一电阻R339的一端连接，第一电解电容C334的负极、第十一电阻R339的另一端接地。
IGBT驱动电路3-4通过IGBT驱动芯片把P丽产生电路3_3输出的P丽信号输入 到IGBT驱动芯片中控制IGBT的通断。IGBT驱动电路3_4包括IGBT驱动芯片M57959、三 极管Q341、第一二极管D341、第二二极管D342、第二电解电容C341、第三电解电容C342、第 十二电阻R341、第十三电阻R342、第十四电阻R343。第一二极管D341的阳极和第二二极 管D342的阴极与IGBT驱动芯片M57959的1脚连接，第一二极管D341的阴极与一级绝缘 栅双极型晶体管Q1或二级绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接，第二二极管D342的阳 极、第二电解电容C341的负极以及IGBT驱动芯片M57959的6脚接-10V辅助电源， 一级绝 缘栅双极型晶体管Ql或二级绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与第二电解电容C341的正 极以及第三电解电容C342的负极连接并接地；第三电解电容C342的正极和IGBT驱动芯
10片M57959的4脚接+15V辅助电源，IGBT驱动芯片M57959的5脚与第十二电阻R341的一 端连接，第十二电阻R341的另一端与一级绝缘栅双极型晶体管Ql或二级绝缘栅双极型晶 体管Q2的基极连接；IGBT驱动芯片M57959的13脚与三极管Q341的集电极和第十三电阻 R342的一端连接，第十三电阻R342的另一端接+15V辅助电源，三极管Q341的基极与第十 电阻R338的另一端连接，三极管Q341的发射极接地；IGBT驱动芯片M57959的14脚与第 十四电阻R343的一端连接，第十四电阻R343的另一端接+15V辅助电源。
本实例中精密稳压管U3 (TL431CLP)的稳压值为2. 495V，霍尔电压传感器 U2(VSM025A)的1脚输入电流与3脚的输出电流值相等，即Vo/R7 = 2. 495/R8，可以根据此 方程确定相关参数。当精密稳压管U3(TL431CLP)的输入电压不为其稳压值时，精密稳压管 U3 (TL431CLP)的2脚和3脚之间导通，此时通过脉宽调制器SG3525AN的调节使脉宽调制器 SG3525AN的14脚输出低电压，三极管Q341工作于截止状态，从而通过IGBT驱动电路3_4 关断开关管。 当输出电压主反馈调节电路发生故障时，可以利用输出电压辅助反馈调节电路 3-5关断开关管，从而避免开关管的损坏。如图7所示，输出电压辅助反馈调节电路35包括 光耦U4(PC817)、第二电位器RP2、第二运算放大器U5、第二 M0S场效应管Q351 (IRF540N)、 第四电容C351、第五电容C352、第十五电阻R351、第十六电阻R352、第十七电阻R353、第 十八电阻R354。光耦U4的1脚与霍尔电压传感器U2的1脚连接、2脚与霍尔电压传感器 U2的2脚连接，光耦U4的3脚与第十六电阻R352的一端连接、4脚与第十五电阻R351的 一端连接，第十五电阻R351的另一端接+15V辅助电源；第十六电阻R352的另一端、第十七 电阻R353的一端、第五电容C352的一端与第二运算放大器U5的同相输入端连接，第四电 容C351的一端、第二电位器RP2的滑动端与第二运算放大器U5的反相输入端连接，第二 M0S场效应管Q351的栅极以及第十八电阻R354的一端与第二运算放大器U7的输出端连 接，第二运算放大器U5的正电源端、第十八电阻R354的另一端、第二电位器RP2的一个固 定端接+15V辅助电源，第四电容C351的另一端以及第二电位器RP2的另一个固定端接地； 第二MOS场效应管Q351的漏极与三极管Q341的基极连接，第十七电阻R353的另一端、第 五电容C352的另一端、第二运算放大器U7的负电源端、第二M0S场效应管Q351的源极接 地。当输出电压主反馈调节电路因发生故障而导致断路时，引起光耦U4的4脚和3脚之间 导通，输入第二运算放大器U5同相输入端的电压被拉高后，引起第二MOS场效应管Q351的 漏极和源极之间导通，此时三极管Q341关断，从而通过IGBT驱动电路3-4关断开关管。
实际应用中可以将三条由一级降压电路、二极管D、二级降压电路和两个反馈电 路构成的降压电路并联在前级电流滤波电路后，三条降压电路分别实现自主的均流降压功 能，这种电路的并联式冗余保证了系统在部分受损的情况下依然能够可靠、安全地工作。
综上所述，本发明利用多路反馈网络对降压电路实现自主调节，利用两级连续降 压突破压差过大的屏障，利用多路并联均流降压提高电路的稳定性，实践证明效果很好。
权利要求
一种大功率开关电源降压电路，其特征在于该电路包括前级电流滤波电路、一级降压电路、二极管D、二级降压电路和两个反馈电路；前级电流滤波电路的一端与直流输入电压的正极连接，一级降压电路与一个反馈电路并联后的一端与前级电流滤波电路的另一端连接，并联后的另一端与二极管D的阳极连接；二级降压电路与另一个反馈电路并联后的一端与二极管D的阴极连接，另一端作为电压输出端；具体电路如下前级电流滤波电路包括前级滤波电感L41、第一滤波电容C41、第二滤波电容C42、第三滤波电容C43；滤波电感L41的一端与直流输入电压的正极连接，前级第一滤波电容C41、前级第二滤波电容C42和前级第三滤波电容C43串联后的负端接地，串联后的正端与前级滤波电感L41的另一端连接；一级降压电路包括一级绝缘栅双极型晶体管Q11、一级反向二极管D11、一级续流二极管D12、一级储能电感L11、一级滤波电感L12、一级第一滤波电容C11、一级第二滤波电容C12、一级第三滤波电容C13、一级第四滤波电容C14；一级反向二极管D11的阴极与一级绝缘栅双极型晶体管Q11的集电极以及前级滤波电感L41的另一端连接，一级反向二极管D11的阳极、一级续流二极管D12的阴极、一级储能电感L11的一端均与一级绝缘栅双极型晶体管Q11的发射极连接，一级续流二极管D12的阳极接地；一级第一滤波电容C11与一级第二滤波电容C12串联后的正端与一级储能电感L11的另一端以及一级滤波电感L12的一端连接，串联后的负端接地；一级第三滤波电容C13与一级第四滤波电容C14串联后的正端与一级滤波电感L12的另一端以及二极管D的阳极连接，串联后的负端接地；二级降压电路包括二级绝缘栅双极型晶体管Q21、二级反向二极管D21、二级续流二极管D22、二级储能电感L21、二级滤波电感L22、二级第一滤波电容C21、二级第二滤波电容C22；二级反向二极管D21的阴极与二级绝缘栅双极型晶体管Q21的集电极连接以及二极管D的阴极连接，二级反向二极管D21的阳极、二级续流二极管D22的阴极、二级储能电感L21的一端均与二级绝缘栅双极型晶体管Q21的发射极连接，二级续流二极管D22的阳极接地；二级第一滤波电容C21的正端、二级滤波电感L22的一端与二级储能电感L21的另一端连接，二级第一滤波电容C21的负端接地；二级第二滤波电容C22的正端与二级滤波电感L22的另一端连接，作为电压输出端，二级第二滤波电容C22的负端接地；反馈电路包括温度反馈调节电路、电压采样电路、PWM产生电路、IGBT驱动电路、输出电压辅助反馈调节电路；所述的温度反馈调节电路包括热敏电阻RT1、第一电位器RP1、第一运算放大器U1、第一MOS场效应管Q311、第一分压电阻R311、第一上拉电阻R312、第一反馈滤波电容C311、第二反馈滤波电容C312；热敏电阻RT1放置在一级降压电路1或二级降压电路2的电路板上，热敏电阻RT1的一端接+15V辅助电源，第一分压电阻R311与第一反馈滤波电容C311并联后的一端与热敏电阻RT1的另一端以及第一运算放大器U1的反相输入端连接，并联后的另一端接地；第一电位器RP1的滑动端和第二反馈滤波电容C312的一端与第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一电位器RP1的一个固定端接+15V辅助电源，第一电位器RP1的另一个固定端、第二反馈滤波电容C312的另一端、第一运算放大器U1的负电源端接地，第一运算放大器U1的正电源端以及第一上拉电阻R312的一端接+15V辅助电源，第一上拉电阻R312的另一端和第一运算放大器U1的输出端与第一MOS场效应管Q311的栅极连接，第一MOS场效应管Q311的源极接地；所述的电压采样电路包括第一电阻R321、第二电阻R322、霍尔电压传感器U2；第一电阻R321的一端与一级降压电路或二级降压电路的电压输出端连接，第一电阻R321的另一端与霍尔电压传感器U2的1脚连接，霍尔电压传感器U2的2脚接地，霍尔电压传感器U2的4脚接+15V辅助电源、5脚接-15V辅助电源，霍尔电压传感器U2的3脚与第二电阻R322的一端连接，第二电阻R322的另一端接地；所述的PWM产生电路包括精密稳压管U3、脉宽调制器SG3525AN、保险丝F1、第一电容C331、第二电容C332、第三电容C333、第一电解电容C334、第三电阻R331、第四电阻R332、第五电阻R333、第六电阻R334、第七电阻R335、第八电阻R336、第九电阻R337、第十电阻R338、第十一电阻R339；精密稳压管U3的1脚通过保险丝F1与霍尔电压传感器U2的3脚连接，精密稳压管U3的3脚与第三电阻R331的一端、第四电阻R332的一端和第一电容C331的一端连接，第三电阻R331的另一端接+15V辅助电源，精密稳压管U3的2脚和第一电容C331的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的16脚与第六电阻R334的一端连接，第六电阻R334的另一端、第四电阻R332的另一端、第五电阻R333的一端均与脉宽调制器SG3525AN的2脚连接，第五电阻R333的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的6脚与第七电阻R335的一端连接，第七电阻R335的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的7脚与第八电阻R336的一端连接，第八电阻R336的另一端、第二电容C332的一端与脉宽调制器SG3525AN的5脚连接；脉宽调制器SG3525AN的1脚与第九电阻R337的一端连接，第九电阻R337的另一端和第三电容C333的一端与脉宽调制器SG3525AN的9脚连接，脉宽调制器SG3525AN的12脚、第二电容C332的另一端、第三电容C333的另一端接地；脉宽调制器SG3525AN的13和15脚接+15V辅助电源，脉宽调制器SG3525AN的14脚与第十电阻R338的一端连接，脉宽调制器SG3525AN的8脚与第一电解电容C334的正极连接，脉宽调制器SG3525AN的10脚与第十一电阻R339的一端连接，第一电解电容C334的负极、第十一电阻R339的另一端接地；所述的IGBT驱动电路包括IGBT驱动芯片M57959、三极管Q341、第一二极管D341、第二二极管D342、第二电解电容C341、第三电解电容C342、第十二电阻R341、第十三电阻R342、第十四电阻R343；第一二极管D341的阳极和第二二极管D342的阴极与IGBT驱动芯片M57959的1脚连接，第一二极管D341的阴极与一级绝缘栅双极型晶体管Q1或二级绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接，第二二极管D342的阳极、第二电解电容C341的负极以及IGBT驱动芯片M57959的6脚接-10V辅助电源，一级绝缘栅双极型晶体管Q1或二级绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与第二电解电容C341的正极以及第三电解电容C342的负极连接并接地；第三电解电容C342的正极和IGBT驱动芯片M57959的4脚接+15V辅助电源，IGBT驱动芯片M57959的5脚与第十二电阻R341的一端连接，第十二电阻R341的另一端与一级绝缘栅双极型晶体管Q1或二级绝缘栅双极型晶体管Q2的基极连接；IGBT驱动芯片M57959的13脚与三极管Q341的集电极和第十三电阻R342的一端连接，第十三电阻R342的另一端接+15V辅助电源，三极管Q341的基极与第十电阻R338的另一端连接，三极管Q341的发射极接地；IGBT驱动芯片M57959的14脚与第十四电阻R343的一端连接，第十四电阻R343的另一端接+15V辅助电源；所述的输出电压辅助反馈调节电路包括光耦U4、第二电位器RP2、第二运算放大器U5、第二MOS场效应管Q351、第四电容C351、第五电容C352、第十五电阻R351、第十六电阻R352、第十七电阻R353、第十八电阻R354；光耦U4的1脚与霍尔电压传感器U2的1脚连接、2脚与霍尔电压传感器U2的2脚连接，光耦U4的3脚与第十六电阻R352的一端连接、4脚与第十五电阻R351的一端连接，第十五电阻R351的另一端接+15V辅助电源；第十六电阻R352的另一端、第十七电阻R353的一端、第五电容C352的一端与第二运算放大器U5的同相输入端连接，第四电容C351的一端、第二电位器RP2的滑动端与第二运算放大器U5的反相输入端连接，第二MOS场效应管Q351的栅极以及第十八电阻R354的一端与第二运算放大器U7的输出端连接，第二运算放大器U5的正电源端、第十八电阻R354的另一端、第二电位器RP2的一个固定端接+15V辅助电源，第四电容C351的另一端以及第二电位器RP2的另一个固定端接地；第二MOS场效应管Q351的漏极与三极管Q341的基极连接，第十七电阻R353的另一端、第五电容C352的另一端、第二运算放大器U7的负电源端、第二MOS场效应管Q351的源极接地。
全文摘要
本发明涉及一种大功率开关电源降压电路。现有的降压电路在压差过大的情况下容易产生很大的电流脉冲，破坏系统的稳定性。本发明包括前级电流滤波电路、一级降压电路、二极管D、二级降压电路和两个反馈电路；前级电流滤波电路的一端与直流输入电压的正极连接，一级降压电路与一个反馈电路并联后的一端与前级电流滤波电路的另一端连接，并联后的另一端与二极管D的阳极连接；二级降压电路与另一个反馈电路并联后的一端与二极管D的阴极连接，另一端作为电压输出端；两个反馈电路采用完全相同的电路结构。本发明利用两级连续降压，突破了压差过大的屏障，可以将高压直流电压稳定、高效、精确、安全地进行降压。
文档编号H02M3/156GK101795065SQ20101014362
公开日2010年8月4日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者刘敬彪, 盛庆华, 袁芬艳 申请人:杭州电子科技大学