一种宽范围输入的开关电源控制电路的制作方法

本实用新型涉及电力领域，更具体地说，涉及一种宽范围输入的开关电源控制电路。

背景技术：

随着电力电子技术的不断发展，市场对开关电源提出更多的应用需求，例如在电网系统中，电力操作电源用高频开关电源的输入取自电网的三相电，在电网发生严重故障的情况下，电网的线电压将大幅度降低，最严重将降到正常电压的40％以下，这将使得电力操作电源用高频开关电源模块无法正常工作。

目前市场上最常用的电力操作电源用高频开关电源最宽输入电压范围约为额定电压的0.7～1.25倍，输入电压的范围主要受DC/DC变换电路增益调整范围影响，其中目前市场常用的电力操作电源用高频开关电源DC/DC变换电路多采用移相全桥或LLC拓扑结构，但是这两种拓扑结构的自身特点决定了：当输入电压范围很宽时，增益调整无法满足设计要求。

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，提供一种宽范围输入的开关电源控制电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种宽范围输入的开关电源控制电路，包括交流输入模块、与所述交流输入模块连接的第二整流电路、与所述第二整流电路连接的升压控制电路、以及与所述升压控制电路连接的多个主回路，其中，

所述交流输入模块用于向所述开关电源提供交流输入电压；所述第二整流电路在所述交流输入电压在预设范围内时，对所述交流输入电压进行整流输出直流电压至所述升压控制电路，由所述升压控制电路对所述直流电压进行处理输出稳定的工作电压至所述主回路以钳制所述主回路的内部电压使所述主回路在所述预设范围内保持工作。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，还包括多个与所述升压控制电路连接的隔离电路，每个所述隔离电路与一个所述主回路连接，以使每个所述主回路相互隔离。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，所述隔离电路包括隔离二极管，所述隔离二极管的阳极与所述升压控制电路连接，所述隔离二极管的阴极与所述主回路连接。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，所述升压控制电路包括BOOST电路或BUCKBOOST电路。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，所述BOOST电路包括BOOST控制电路、第三电容、第二电感、第一开关管、第一二极管、第二电容、以及第二开关管；

所述第一开关管的第一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端还经所述第三电容连接至所述第一开关管的第三端，所述第一开关管的第二端与所述BOOST控制电路连接，所述第一开关管的第一端还与所述第一二极管的阳极连接，所述第二电容串联在所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的第三端之间，所述第二开关管的第二端与所述BOOST控制电路连接，所述第二开关管的第三端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二开关管的第一端与所述主回路连接。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，所述第一开关管和所述第二开关管为场效应管。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，所述第二整流电路包括多个整流二极管，用于对所述交流输入电压进行整流形成所述直流电压。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，每个所述主回路包括第一整流电路、输入滤波电路、DC/DC变换电路、主控制电路、以及输出整流滤波电路；

所述第一整流电路与所述交流输入模块连接，所述输入滤波电路与所述第一整流电路连接，所述DC/DC变换电路与所述输入滤波电路连接，所述DC/DC变换电路分别与所述输出整流滤波电路、所述主控制电路连接。

在本实用新型所述的宽范围输入的开关电源控制电路中，优选地，所述DC/DC变换电路包括移相全桥电路或LLC电路。

实施本实用新型的宽范围输入的开关电源控制电路，具有以下有益效果：本实用新型的宽范围输入的开关电源控制电路包括交流输入模块、与交流输入模块连接的第二整流电路、与第二整流电路连接的升压控制电路、以及与升压控制电路连接的多个主回路，其中，交流输入模块用于向开关电源提供交流输入电压；第二整流电路在交流输入电压在预设范围内时，对交流输入电压进行整流输出直流电压至升压控制电路，由升压控制电路对直流电压进行升压处理输出相应的工作电压至主回路供主回路工作。本实用新型有效解决了如何实现宽范围交流输入开关电源的问题，实现了开关电源的宽范围输入，且简单稳定、开发周期短、安全可靠。

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1是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路第一实施例的原理框图；

图3是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路第二实施例的原理框图；

图4是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路一较佳实施例的具体电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、效果和技术特征有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施例。

本实用新型主要解决的技术问题为提供一种简单的、可靠的宽范围输入的开关电源控制电路，该控制电路可应用于电力操作电源用高频开关电源中，可解决交流输入电压低于0.7倍额定电压时电力操作电源用高频开关电源如何工作的问题，且该控制电路不影响电网正常时，电力操作电源用高频开关电源的性能。

参见图1，图1为本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路的结构示意图。如图1所示，该实施例的宽范围输入的开关电源控制电路包括主回路10、第二整流电路20、升压控制电路30、以及交流输入模块40。第二整流电路20与交流输入模块40连接，升压控制电路30与第二整流电路20连接，主回路10与升压控制电路30连接。其中，

主回路10为多个，且电网电压正常时，每个主回路10之间工作相互独立、不相互影响。主回路10主要作为开关电源功率的流通电路和控制电路。

第二整流电路20，用于接收交流输入模块40提供的交流输入电压，且在该交流输入电压在预设范围内时，对该交流输入电压进行整流输出直流电压至升压控制电路30。优选地，第二整流电路20可采用多个二极管对交流输入电压进行整流，例如，第二整流电路20可采用二极管的不可控整流方式，多个二极管可组成三相整流桥实现对交流输入电压的整流。可以理解地，本实施例的交流输入电压的预设范围为低于0.7倍交流输入模块40的额定电压。

升压控制电路30，主要作用是当交流输入电压满足条件时，即交流输入电压在预设范围内的时候，将第二整流电路20输出的直流电压进行处理转换为稳定的直流电压，通过该稳定的直流电压钳制主回路10的内部电压使主回路10的内部电压不会过低，进而保证了主回路10可正常工作。可以理解地，主回路10的内部电压为主回路10的内部直流母线电压。优选地，升压控制电路30可采用BOOST电路或BUCKBOOST电路实现。

交流输入模块40，用于给该实施例的宽范围输入的开关电源控制电路提供交流输入电压，其可为三相交流电，即三相电，通常三相电的额定电压为380V。相对地，当三相电的额定电压为380V时，主回路10的交流输入电压范围最大约为260V～475V。

优选地，本实用新型的宽范围输入的开关电源控制电路还包括多个与升压控制电路30连接的隔离电路50，每个隔离电路50与一主回路10连接。在本实施例中，隔离电路50的主要作用是隔离电压，以使每一个主回路10之间相互不影响，且可独立工作。

参见图2，图2是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路第一实施例的原理框图。如图2所示，该实施例的隔离电路50包括隔离二极管，即每一个隔离电路50可包括一个隔离二极管，升压控制电路30输出的电压可经过隔离二极管与多个主回路10连接。其中，每一隔离二极管的阳极均与升压控制电路30连接，每一隔离二极管的阴极分别与其对应的主回路10连接。可以理解地，每一隔离二极管用于防止每一主回路10内部的直流母线电压灌入升压控制电路30，从而使每个主回路10之间相互不影响，可独立工作。

本实施例的宽范围输入的开关电源控制电路通过在交流输入模块40与主回路10之间设置第二整流电路20以及升压控制电路30，使得在交流输入模块40提供的交流输入电压低于0.7倍的额定电压时，可通过升压控制电路30将主回路10内部的直流母线电压钳制于一稳定电压值，进而保证了开关电源可正常工作，即实现了开关电源的交流输入电压处于低端时，开关电源仍可正常工作，大大提高了开关电源交流输入电压的范围。

参见图3，图3是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路第二实施例的原理框图。在该实施例中，本实用新型的每一主回路10包括第一整流电路101、输入滤波电路102、DC/DC变换电路103、主控制电路104、以及输出整流滤波电路105。第一整流电路101、输入滤波电路102、DC/DC变换电路103依次串联在交流输入模块40与输出整流滤波电路105之间，主控制电路104与DC/DC变换电路103连接；第二整流电路20与交流输入模块40连接，升压控制电路30串联在第二整流电路20与DC/DC变换电路103之间。其中，

第一整流电路101，可采用二极管的不可控整流方式，其可采用与第二整流电路20相同的结构，用于对交流输入模块40输出的交流输入电压进行整流并输出至输入滤波电路102。

输入滤波电路102，可采用电感和电容组合的方式，主要对第一整流电路101输出的电压进行滤波。

DC/DC变换电路103，可采用移相全桥或LLC的拓扑结构。

主控制电路104，可选用模拟控制电路或数字控制电路，主要用于控制主回路10按照设定的方式稳定运行。

输出整流滤波电路105，可采用二极管整流、电容滤波的方式对DC/DC变换电路103输出的电压进行整流滤波。

第二整流电路20，用于接收交流输入模块40提供的交流输入电压，且在交流输入电压在预设范围内时，对该交流输入电压进行整流输出直流电压至升压控制电路30。优选地，第二整流电路20可采用多个二极管对交流输入电压进行整流，例如，第二整流电路20可采用二极管的不可控整流方式，多个二极管可组成三相整流桥实现对交流输入电压的整流。可以理解地，本实施例的交流输入电压的预设范围为低于0.7倍交流输入模块40的额定电压。

升压控制电路30，主要作用是当交流输入电压满足条件时，即交流输入电压在预设范围内的时候，将第二整流电路20输出的直流电压进行处理转换为稳定的直流电压，通过该稳定的直流电压钳制主回路10的内部电压使主回路10的内部电压不会过低，进而保证了主回路10可正常工作。即，升压控制电路30将第二整流电路20得到的电压变换为稳定的直流电压，用于钳制主回路10的内部直流母线电压值，使主回路10的内部直流母线电压值不会过低，以保证DC/DC变换电路的正常运行。可以理解地，主回路10的内部电压为主回路10的内部直流母线电压。优选地，升压控制电路30可采用BOOST电路或BUCKBOOST电路实现。本实用新型的升压控制电路30，在交流输入电压不在预设范围内时，即主回路10内部的DC/DC变换电路可正常工作的电压范围时，升压控制电路30不会影响主回路10的工作。

如图3，假设开关电源要求的交流输入的最小电压为Vmin，可保证DC/DC变换电路103增益正常调节的最低交流输入电压为Vmin1，最高输入电压为Vmax，其中，Vmin＜Vmin1；主回路10中的输入滤波电路102后所得到的直流电压即为主回路10的内部直流母线电压Vldc，交流输入电压与Vldc成比例，当交流输入电压为Vmin1时，内部直流母线电压为Vldcmin1，同理，当内部直流母线电压低于Vldcmin1时，主回路10将不能正常工作。升压控制电路30的输出电压是稳定的直流电压Vup，Vup略高于Vldcmin1。

当交流输入电压范围为Vmin1至Vmax时，主回路10可正常工作，在该交流输入电压范围内(Vmin1至Vmax)开关电源具体的工作过程为：交流输入模块40输出的交流电压经过第一整流电路101后转变为脉动的交变电压，再经过输入滤波电路102之后将变为稳定的直流电压Vldc。Vldc经过DC/DC变换电路103之后得到交变电压波形，再经过输出整流滤波电路105之后得到用电设备所需要的直流电压，其中，主控制电路104负责控制主回路10按照设定的方式稳定运行。在该工作过程的整个过程中升压控制电路30不会影响主回路10的工作。

当交流输入电压范围为Vmin至Vmin1时，输入滤波电路102得到的内部直流母线电压将低于Vldcmin1，但是由于升压控制电路30的输出与主回路10的内部直流母线并联连接，且升压控制电路30的输出电压Vup＞Vldcmin1，因此，此时主回路10的内部直流母线电压值将被钳位于Vup，保证了主回路10中的DC/DC变换电路103能正常工作。其具体工作过程为：交流输入模块40输出的交流输入电压经过第二整流电路20之后变为脉动的交变电压，再经过升压控制电路30之后将交变电压转变为稳定的直流电压Vup，Vup经过DC/DC变换电路103之后得到交变电压波形，再经过输出整流滤波电路105之后得到用电设备所需要的直流电压，其中，主控制电路104负责控制主回路10按照设定的方式稳定运行。

通过上述电路的结合，最终使本实用新型的宽范围输入的开关电源控制电路实现了交流输入电压范围为Vmin至Vmax，实现了开关电源的宽范围交流输入设计。

参见图4，图4是本实用新型宽范围输入的开关电源控制电路一较佳实施例的具体电路原理图。如图4所示，在该实施例中，交流输入模块40可选用三相交流电，其额定电压值为380V，主回路10中的第一整流电路101可采用二极管组成的三相整流桥实现，如图4中的第一整流电路101，输入滤波电路102可包括工频电感L1和电解电容C1，其中，电解电容C1的两端电压，即如图4中AB两点电压差即为内部直流母线电压，DC/DC变换电路103可采用移相全桥电路实现，输出整流滤波电路105可采用二极管整流、电解电容滤波，主控制电路104可采用模拟控制电路。第二整流电路20可采用与主回路10中的第一整流电路101相同的结构，升压控制电路30可采用BOOST电路实现，其中，升压控制电路30中的A B与输入滤波电路102中的AB对应相连接，即升压控制电路30的最终输入接到内部直流母线，其中第三电容C3、第二电感L2、第一开关管Q1、第一二极管D1和第二电容C2组成BOOST电压变换电路。隔离二极管如图4中所示的第二二极管D2，第二二极管D2的作用是防止主回路10的内部直流母线的高压灌入升压控制电路30内部，第二开关管Q2的作用是控制BOOST电路的输出电压何时接入主回路10的内部直流母线。根据主回路10的输入滤波电路102、移相全桥电路103、以及输出电压范围的特性决定，开关电源的三相交流电的交流输入电压范围为260～475VAC，对应的主回路10的内部母线的最低值为335VDC，根据设计需求，升压控制电路30的输出电压稳定值设定在340VDC。

假设开关电源要求最低输入电压为100VAC，最高输入电压为475VAC，则：当交流输入电压范围为260～475VAC时，功率的流通回路为主回路10，此时的第二整流电路20得到的直流电压值将基本高于340VDC，经过升压控制电路30的BOOST变换电路之后的直流输出电压也将高于340VDC，这时升压控制电路30内部的BOOST控制电路(图4中未示出)将根据对交流输入模块40得到的交流输入电压的采样或对主回路10的内部直流母线电压的采样，关断第二开关管Q2，即第二整流电路20和升压控制电路30均无功率电流流过。

当交流输入电压范围为100～260VAC时，由主回路10经过第一整流电路101和输入滤波电路102得到的内部直流母线电压将低于335VDC，这将使得移相全桥变换电路103不能正常工作，此时，第二整流电路20得到的直流电压值将低于340VDC，经过升压控制电路30的BOOST变换电路之后，第二电容C2两端的电压将被控制在340VDC，升压控制电路30内部的BOOST控制电路(图4中未示出)根据对交流输入模块40得到的交流输入电压的采样或对主回路10的内部直流母线电压的采样，开通第二开关管Q2，使得升压控制电路30中的第二电容C2的电压经过第二开关管Q2和第二二极管D2之后回到主回路10的内部直流母线上，使得AB的电压差被限制在340VDC，进而使得移相全桥变换电路依然能正常工作。在该实施例中，升压控制电路30的内部还包括BOOST控制电路、交流输入电压采样电路以及直流母线电压采样电路，且在图4中均未具体示出。

综上，本实施例的宽范围输入的开关电源控制电路通过增加升压控制电路30使得当交流输入电压处于低端电压时，开关电源仍可正常工作，使开关电源可以在输入电压为100～475VAC范围内正常工作，有效解决了如何实现宽范围交流输入的开关电源的问题。

另外，本实用新型的宽范围输入的开关电源控制电路实现方法简单，可在现有电力操作电源用高频开关电源基础上开发，开发周期短，安全可靠。

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。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。