一种高频高压光伏开关电源的制作方法

本实用新型属于开关电源电路技术领域，特别涉及一种高频高压光伏开关电源。

背景技术：

太阳能发电是发展最为迅速的一种绿色能源。在太阳能光伏发电系统中，光伏电池的特性随光照强度变化的幅度较大，所以系统的控制用开关电源应具备大范围直流电压变化情况下输出稳定的直流电压能力，即应该有一个相当宽的输入工作电压范围，这样在太阳光线很弱的情况下仍能保证控制系统的正常工作。光伏逆变发电系统辅助高频高压开关电源，利用太阳能电池供电，为太阳能光伏发电控制系统、驱动系统和各种采样电路等供电。在光伏发电系统中，输入光伏电池电压为300～1600vdc，经过电源变换后输出稳定电压，提供给各控制系统。

传统的电路设计无法解决在高电压输入时的元件可靠性、功耗和安全性控制的难题。

本光伏高频高压开关电源采用反激式拓扑的形式，相当宽的电压输入范围对电源的可靠性设计要求很高，反激式电源变换器设计的关键因素在于高压开关元件与电源控制集成电路以及高频变压器的连接方式。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术的存在的问题，提供一种高频高压光伏开关电源。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种高频高压光伏开关电源，包括高压双mosfet可调分压电路，所述高压双mosfet可调分压电路包括驱动供电电源电路、驱动级电路、叠加电路和电压箝位电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动供电电源电路包括变压器t1辅助电源绕组、二极管d21、电解电容c13、稳压二极管d20和吸收电容c12，所述二极管d21阳极和变压器t1辅助电源绕组的一端相连，所述电解电容c13的正极和二极管d21的阴极相连，所述电解电容c13的负极和地端相通连接在变压器t1辅助电源绕组的另一端，所述稳压二极管d20的阴极连接电解电容c13的正极，所述稳压二极管d20的阳极连接电解电容c13的负极，所述吸收电容c12并联在d20的两端。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动级电路包括电阻r32、电阻r33、npn三极管q7和pnp三极管q8，所述电阻r32的一端连接ic1的pwmout输出端，所述电阻r32的另一端连接在npn三极管q7和pnp三极管q8的基极，所述npn三极管q7和pnp三极管q8的发射极连接在一起，所述npn三极管q7的集电极通过电阻r33串联与电解电容c13的正极相连，所述pnp三极管q8的集电极接在地端。

作为本实用新型的进一步改进，所述叠加电路包括电阻r28、电阻r29、电阻r44、电阻r45、过流电阻r46、过流电阻r47、稳压二极管d11、二极管d13、二极管d19、高压mosfetq3和高压mosfetq4，所述高压mosfetq3的漏极连接到变压器t1辅助电源绕组的主功率绕组的一端，所述高压mosfetq3的源极和高压mosfetq4的漏极相连，所述高压mosfetq4的源极通过过流电阻r46、过流电阻r47与地端相连，所述电阻r44两端分别连接到npn三极管q7、pnp三极管q8的发射极和高压mosfetq4的栅极之间，所述二极管d19阳极连接在电解电容c13的正极，所述二极管d19的阴极串联电阻r28连接高压mosfetq3的栅极，所述电阻r29跨接在高压mosfetq3的栅极和源极之间，所述稳压二极管d11和二极管d13的阴极共同连接在q3的栅极，所述稳压二极管d11和二极管d13的阳极共同连接在q3的源极。

作为本实用新型的进一步改进，所述电压箝位电路包括吸收电容c30、吸收电容c31、吸收电容c32、吸收电容c33、吸收电容c36、吸收电容c37、稳压二极管d7、稳压二极管d8、稳压二极管d9和稳压二极管d6，所述稳压二极管d6的阴极和二极管d19的阴极互相连接，所述稳压二极管d7、稳压二极管d8、稳压二极管d9和稳压二极管d6形成串联，所述稳压二极管d9的阳极和地端相连，所述吸收电容c30、吸收电容c31、吸收电容c32和吸收电容c33分别并联在稳压二极管d7、稳压二极管d8、稳压二极管d9和稳压二极管d6的两端，所述吸收电容c36的一端连在稳压二极管d6的阴极，所述吸收电容c36的另一端连在稳压二极管d7的阳极，所述吸收电容c37的一端连在稳压二极管d8的阴极，吸收电容c37的另一端连在稳压二极管d9的阳极。

作为本实用新型的进一步改进，还包括输出过载延时关断电路，所述输出过载延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路和关断电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述电流比较放大器电路包括过流电阻r49、过流电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r63、电解电容c14、电容c25、电容c26、电容c27、稳压二极管d18、比较器ic3b和可编程稳压器ic4，所述电解电容c14的正极通过电阻r59连接到可编程稳压器ic4的阴极，所述稳压二极管d18反向并联在电解电容c14的两端，所述可编程稳压器ic4的可编程基准端口和自身的阴极相连，所述可编程稳压器ic4的阳极接地端，所述c27并联在可编程稳压器ic4的阴极和阳极之间，所述比较器ic3b的反相输入端通过电阻r60和可编程稳压器ic4的阴极相连，所述电阻r61和电阻r62分别接在比较器ic3b的反相输入端与地端间，所述比较器ic3b的同相输入端通过电阻r63连接到互相并联的过流电阻r49、过流电阻r50，所述电容c26并联在比较器ic3b的同相输入端和反相输入端之间，所述电容c25跨接在比较器ic3b输出端和反相输入端之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述延时锁定电路包括电阻r65、电阻r66、吸收电容c15、电容c28、吸收电容c34、二极管d15、二极管d16和比较器ic3a，所述比较器ic3a反相输入端接在可编程稳压器ic4的阴极，所述比较器ic3a同相输入端通过电阻r65和比较器ic3a的输出端相连，所述二极管d15的阴极连接到比较器ic3a的同相输入端，所述二极管d15的阳极连接比较器ic3a的输出端，所述二极管d16的阴极通过电阻r66连接在光藕pc2的次级一端，所述光藕pc2的次级另一端接地，所述光藕pc2次级两端之间并联吸收电容c34，所述比较器ic3a的电源端口并联吸收电容c15，所述吸收电容c15的其中一端接在地端。

作为本实用新型的进一步改进，所述关断电路包括电阻r9、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电容c29、二极管d10、npn三极管q5、pnp三极管q6、光藕pc2和可编程稳压器ic1，所述光藕pc2的初级一端通过电阻r38与可编程稳压器ic1的vcc相连，所述可编程稳压器ic1的vcc通过电阻r42和电阻r40分别连接到pnp三极管q6的发射极和基极，所述pnp三极管q6的基极通过电阻r41连接至npn三极管q5的集电极，所述pnp三极管q6的集电极和npn三极管q5的基极相连，所述npn三极管q5基极连接二极管d10的阴极，所述二极管d10阳极分别连接至光藕pc2初级的另一端和电阻r9的一端，所述电阻r9的另一端接地，所述npn三极管q5的发射极连接至地端，所述电阻r39跨接在npn三极管q5的基极和发射极之间，所述电容c29并联在电阻r29两端。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动供电电源电路中各元件的参数为d21her105、d200.5w20v、c1335v470uf、c12100v0.1uf；所述叠加电路中各元件的参数为r280.25w4.7r、r290.25w10k、r440.25w4.7r、r450.25w10k、r470.82r2w、r460.82r2w、d110.5w15v、d131n4148、d19sf1600、q3stw9n150、q4stw9n150；所述电压箝位电路中各元件的参数为c301kv100pf、c311kv100pf、c321kv100pf、c331kv100pf、c361kv100pf、c371kv100pf、d6p6ke400a、d7p6ke400a、d8p6ke400a、d9p6ke400a；所述电流比较放大器电路中各元件的的参数为r490.05r2w、r500.05r2w、r590.16w2k、r600.16w100k、r620.16w4.3k、r610.16w33k、c1425v100uf、c25100v0.1uf、c26100v1nf、c27100v0.1uf、d180.5w12v、ic3blm358、ic4az431；所述延时锁定电路中各元件的的参数为r650.16w200k、r660.16w100r、c15100v0.47uf、c28100v22nf、c34100v0.1uf、d151n4148、d161n4148、ic3alm358；所述关断电路中各元件的的参数为r90.16w10k、r380.16w1k、r390.16w10k、r400.16w12k、r410.16w15r、r420.16w10k、c29100v0.1uf、d101n4148、pc2cny66b、ic1uc3842、q52sc1815、q62sa1015。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的光伏高频高压开关电源采用反激式拓扑的形式，通过由驱动供电电源电路、驱动级电路、叠加电路和电压箝位电路组成的高压双mosfet可调分压电路将两个高压modfet叠加提高功率开关元件的耐压值，同时，设置输出过载延时关断电路，使高压输入反激开关电源在过载状态下工作时，避免功率modfet耐压超标而导致电路故障，提高电路的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的总电路图；

图2是图1中a处高压双mosfet可调分压电路局部放大的电路图；

图3是图1中b处输出过载延时关断电路局部放大的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1和图2所示，一种高频高压光伏开关电源，包括高压双mosfet可调分压电路，所述高压双mosfet可调分压电路包括驱动供电电源电路、驱动级电路、叠加电路和电压箝位电路。

进一步的，所述驱动供电电源电路包括变压器t1辅助电源绕组、二极管d21、电解电容c13、稳压二极管d20和吸收电容c12，所述二极管d21阳极和变压器t1辅助电源绕组的一端相连，所述电解电容c13的正极和二极管d21的阴极相连，所述电解电容c13的负极和地端相通连接在变压器t1辅助电源绕组的另一端，所述稳压二极管d20的阴极连接电解电容c13的正极，所述稳压二极管d20的阳极连接电解电容c13的负极，所述吸收电容c12并联在d20的两端。

进一步的，所述驱动级电路包括电阻r32、电阻r33、npn三极管q7和pnp三极管q8，所述电阻r32的一端连接ic1的pwmout输出端，所述电阻r32的另一端连接在npn三极管q7和pnp三极管q8的基极，所述npn三极管q7和pnp三极管q8的发射极连接在一起，所述npn三极管q7的集电极通过电阻r33串联与电解电容c13的正极相连，所述pnp三极管q8的集电极接在地端。

进一步的，所述叠加电路包括电阻r28、电阻r29、电阻r44、电阻r45、过流电阻r46、过流电阻r47、稳压二极管d11、二极管d13、二极管d19、高压mosfetq3和高压mosfetq4，所述高压mosfetq3的漏极连接到变压器t1辅助电源绕组的主功率绕组的一端，所述高压mosfetq3的源极和高压mosfetq4的漏极相连，所述高压mosfetq4的源极通过过流电阻r46、过流电阻r47与地端相连，所述电阻r44两端分别连接到npn三极管q7、pnp三极管q8的发射极和高压mosfetq4的栅极之间，所述二极管d19阳极连接在电解电容c13的正极，所述二极管d19的阴极串联电阻r28连接高压mosfetq3的栅极，所述电阻r29跨接在高压mosfetq3的栅极和源极之间，所述稳压二极管d11和二极管d13的阴极共同连接在q3的栅极，所述稳压二极管d11和二极管d13的阳极共同连接在q3的源极。

进一步的，所述电压箝位电路包括吸收电容c30、吸收电容c31、吸收电容c32、吸收电容c33、吸收电容c36、吸收电容c37、稳压二极管d7、稳压二极管d8、稳压二极管d9和稳压二极管d6，所述稳压二极管d6的阴极和二极管d19的阴极互相连接，所述稳压二极管d7、稳压二极管d8、稳压二极管d9和稳压二极管d6形成串联，所述稳压二极管d9的阳极和地端相连，所述吸收电容c30、吸收电容c31、吸收电容c32和吸收电容c33分别并联在稳压二极管d7、稳压二极管d8、稳压二极管d9和稳压二极管d6的两端，所述吸收电容c36的一端连在稳压二极管d6的阴极，所述吸收电容c36的另一端连在稳压二极管d7的阳极，所述吸收电容c37的一端连在稳压二极管d8的阴极，吸收电容c37的另一端连在稳压二极管d9的阳极。

进一步的，所述驱动供电电源电路中各元件的参数为d21her105、d200.5w20v、c1335v470uf、c12100v0.1uf；所述叠加电路中各元件的参数为r280.25w4.7r、r290.25w10k、r440.25w4.7r、r450.25w10k、r470.82r2w、r460.82r2w、d110.5w15v、d131n4148、d19sf1600、q3stw9n150、q4stw9n150；所述电压箝位电路中各元件的参数为c301kv100pf、c311kv100pf、c321kv100pf、c331kv100pf、c361kv100pf、c371kv100pf、d6p6ke400a、d7p6ke400a、d8p6ke400a、d9p6ke400a。

反激变换器的功率开关元件的耐压值由输入最大直流电压、变压器次级反射电压和变压器初级漏感引起的尖峰电压叠加而成，本开关电源的输入最大直流电压为1600v，输出直流24v，变压器匝比5.4：1，反射电压130v，漏感尖峰电压150v，耐压值为1600+130+150＝1880v，功率mosfet的耐压必须达到2000v才能确保安全。目前量产的高压mosfet最大耐压1700v，而且价格昂贵。所以本实施例中，由两只1000v耐压的mosfetq3、mosfetq4进行叠加，达到2000v耐压要求。mosfetq4接收到驱动级的关断信号，如低电平，其漏极d的电压在变压器初级绕组作用下开始上升，同时电解电容d13和电阻r28为电压箝位电路的电容充电，充电电压达到稳压二极管d6～d9设定的1000v电压后，mosfetq3的栅极电压反向偏置，mosfetq3也截止关断，这就达到了mosfetq4的最大耐压不超过1000v的目的。

进一步的，如图1和图3所示，本实施例的一种高频高压光伏开关电源还包括输出过载延时关断电路，所述输出过载延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路和关断电路。

本实施例中，高压输入反激开关电源在过载状态下工作，如打嗝保护，输出短路引起过高的尖峰电压，极易引起功率mosfet耐压超标，导致故障，所以此开关电源加了输出过载延时关断电路，确保安全。

进一步的，所述电流比较放大器电路包括过流电阻r49、过流电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r63、电解电容c14、电容c25、电容c26、电容c27、稳压二极管d18、比较器ic3b和可编程稳压器ic4，所述电解电容c14的正极通过电阻r59连接到可编程稳压器ic4的阴极，所述稳压二极管d18反向并联在电解电容c14的两端，所述可编程稳压器ic4的可编程基准端口和自身的阴极相连，所述可编程稳压器ic4的阳极接地端，所述c27并联在可编程稳压器ic4的阴极和阳极之间，所述比较器ic3b的反相输入端通过电阻r60和可编程稳压器ic4的阴极相连，所述电阻r61和电阻r62分别接在比较器ic3b的反相输入端与地端间，所述比较器ic3b的同相输入端通过电阻r63连接到互相并联的过流电阻r49、过流电阻r50，所述电容c26并联在比较器ic3b的同相输入端和反相输入端之间，所述电容c25跨接在比较器ic3b输出端和反相输入端之间。

进一步的，所述延时锁定电路包括电阻r65、电阻r66、吸收电容c15、电容c28、吸收电容c34、二极管d15、二极管d16和比较器ic3a，所述比较器ic3a反相输入端接在可编程稳压器ic4的阴极，所述比较器ic3a同相输入端通过电阻r65和比较器ic3a的输出端相连，所述二极管d15的阴极连接到比较器ic3a的同相输入端，所述二极管d15的阳极连接比较器ic3a的输出端，所述二极管d16的阴极通过电阻r66连接在光藕pc2的次级一端，所述光藕pc2的次级另一端接地，所述光藕pc2次级两端之间并联吸收电容c34，所述比较器ic3a的电源端口并联吸收电容c15，所述吸收电容c15的其中一端接在地端。

进一步的，所述关断电路包括电阻r9、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电容c29、二极管d10、npn三极管q5、pnp三极管q6、光藕pc2和可编程稳压器ic1，所述光藕pc2的初级一端通过电阻r38与可编程稳压器ic1的vcc相连，所述可编程稳压器ic1的vcc通过电阻r42和电阻r40分别连接到pnp三极管q6的发射极和基极，所述pnp三极管q6的基极通过电阻r41连接至npn三极管q5的集电极，所述pnp三极管q6的集电极和npn三极管q5的基极相连，所述npn三极管q5基极连接二极管d10的阴极，所述二极管d10阳极分别连接至光藕pc2初级的另一端和电阻r9的一端，所述电阻r9的另一端接地，所述npn三极管q5的发射极连接至地端，所述电阻r39跨接在npn三极管q5的基极和发射极之间，所述电容c29并联在电阻r29两端。

进一步的，所述电流比较放大器电路中各元件的的参数为r490.05r2w、r500.05r2w、r590.16w2k、r600.16w100k、r620.16w4.3k、r610.16w33k、c1425v100uf、c25100v0.1uf、c26100v1nf、c27100v0.1uf、d180.5w12v、ic3blm358、ic4az431；所述延时锁定电路中各元件的的参数为r650.16w200k、r660.16w100r、c15100v0.47uf、c28100v22nf、c34100v0.1uf、d151n4148、d161n4148、ic3alm358；所述关断电路中各元件的的参数为r90.16w10k、r380.16w1k、r390.16w10k、r400.16w12k、r410.16w15r、r420.16w10k、c29100v0.1uf、d101n4148、pc2cny66b、ic1uc3842、q52sc1815、q62sa1015。

本实施例中过载延时关断电路工作时，过流电阻r49和过流电阻r50检测输出电流，加到电流比较器同相端与反相端，由ic4及周边元件组成的基准电压比较，输出电流达到过载设定值时，比较器输出高电平，通道r65、c28的积分电路加到ic3a的锁定比较器，锁定电压通过pc2加到互补晶体管电路将ic1的vcc供电拉低，开关电源控制器ic1停止工作，电源关闭。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。