一种全桥拓扑变换大功率1000W开关电源的制作方法

一种全桥拓扑变换大功率1000w开关电源
技术领域
1.本实用新型属于开关电源技术领域，特别涉及一种全桥拓扑变换大功率1000w开关电源。


背景技术：

2.开关电源作为新兴的能源提供设备。在各种工业能源领域得到广泛的应用。将交流电变换为直流电供给负载设备使用，在工业控制领域很多设备都需要大功率输出的直流供电设备。500w到1000w功率的直流供电设备最多。光伏发电系统,能源再生系统，激光雕刻系统等很多系统都需要高功率的直流供电设备。开关电源具有体积小，效率高，输出电压稳定等特点，很好适应了工业设备负载不断升级的要求。
3.一般的开关电源主要采用推挽式变压器开关电源，但其中在输入电压很高的情况下，推挽式变压器开关电源的开关电源输出功率却不是很高，导致变换效率低，并且对电源的开关器件需要较高的耐压要求，从而降低使用效率。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种全桥拓扑变换大功率1000w开关电源，具体技术方案如下：
5.一种全桥拓扑变换大功率1000w开关电源，包括电源管理芯片，所述电源管理芯片电性连接有驱动电路、输出过载延时关断电路、输出整流滤波电路以及检测反馈放大电路，所述驱动电路的输出端连接有辅助供电电源电路，所述辅助供电电源电路输出端连接有全桥开关变换电路，所述全桥开关变换电路输出端连接于输出整流滤波电路的输入端，所述电源管理芯片和驱动电路之间连接有输出过载延时关断电路；
6.所述全桥开关变换电路包括第一开关变换电路，第二开关变换电路、第三开关变换电路、第四开关变换电路以及开关变换变压器t1，所述第一开关变换电路分别电性连接有第二开关变换电路和第四开关变换电路，所述第二开关变换电路电性连接有第三开关变换电路，所述第一开关变换电路和第四开关变换电路与第二开关变换电路和第三开关变换电路组成一个电桥的两臂，所述开关变换变压器t1跨接于电桥两臂之间。
7.进一步的，所述第一开关变换电路包括开关功率管q9、pnp三极管q2、输入电解电容c12、输入电解电容c11、输入电解电容c10、电阻r5、电阻 r15、电阻r16、二极管d4以及驱动变压器t3，所述开关功率管q9的漏极与输入电解电容c12、输入电解电容c11、输入电解电容c10的正极连接，源极与开关变换变压器t1的一端连接，源极和漏极之间并接有电阻r15，所述开关功率管q9栅极通过电阻r5与pnp三极管q2的发射极连接，源极和pnp三极管q2的集电极连接，所述pnp三极管q2的基极通过电阻r16 电阻和二极管d4与驱动变压器t3一端连接，所述驱动变压器t3的另一端与pnp三极管q2的集电极连接。
8.进一步的，所述第二开关变换电路包括开关功率管q8、pnp三极管q3、隔直偏磁电容c37、隔直偏磁电容c37a、电阻r6、电阻r13、电阻r14、二极管d5以及驱动变压器t4，所述开
关功率管q8的漏极与开关功率管q9的漏极连接，所述开关功率管q8的源极与第三开关变换电路连接，所述开关功率管q8 通过隔直偏磁电容c37、隔直偏磁电容c37a与开关变换变压器t1的一端连接，所述电阻r13并接在开关功率管q8的栅极和源极之间，所述开关功率管q8的栅极通过电阻r6和pnp三极管q3的发射极连接，所述pnp三极管 q3的集电极和开关功率管q8的源极相连，所述pnp三极管q3的基极通过电阻r14和二极管d5与驱动变压器t4的一端连接，所述驱动变压器t4的另一端与pnp三极管q3的集电极连接。
9.进一步的，所述第三开关变换电路包括开关功率管q7、pnp三极管q4、电阻r7、电阻r11、电阻r12以及二极管d6，所述开关功率管q7的源极与输入电容的负极连接，所述开关功率管q7的漏极与开关功率管q8的源极连接，所述电阻r11并接于开关功率管q7的源极和栅极之间，所述开关功率管q7的源极和漏极之间并接有电阻r11，所述开关功率管q7的栅极通过电阻r7与pnp三极管q4的发射极连接，pnp三极管q4的集电极与开关功率管q7的源极连接，所述pnp三极管q4的基极通过电阻r12、二极管d6 与驱动变压器t3的一端连接，所述驱动变压器t3的另一端与开关功率管 q7的源极连接。
10.进一步的，所述第四开关变换电路包括开关功率管q6、pnp三极管q5、电阻r8、电阻r9、电阻r10以及二极管d7，所述开关功率管q6漏极与开关功率管q9的源极连接，所述开关功率管q6的源极与输入电容的负极连接，所述电阻r10并接于开关功率管q6的源极和漏极之间，所述开关功率管q6的栅极通过电阻r8和pnp三极管q5的发射极连接，所述pnp三极管 q5的集电极与开关功率管q6的源极连接，所述pnp三极管q5的基极通过电阻r9、二极管d7与驱动变压器t4的一端连接，所述驱动变压器t4的另一端与开关功率管q6的源极连接。
11.进一步的，所述输出过载延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路和隔离关断电路，所述电流比较放大器电路、延时锁定电路和隔离关断电路之间电性连接，所述电流比较放大器电路、延时锁定电路和隔离关断电路均与电源管理芯片电性连接。
12.进一步的，所述电流比较放大器电路包括过流电阻r49、电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r63、供电电容c14、电容c25、电容c26、电容c27、稳压二极管d18、比较器ic3b以及稳压器ic4，所述供电电容c14的正极通过电阻r59与可编程的稳压器ic4的阴极连接，所述稳压二极管d18反向并联于供电电容c14的两端，所述稳压器ic4的可编程基准端口与其阴极连接，所述稳压器ic4的阳极与地端连接，所述电容c27并联于稳压器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与稳压器ic4的阴极连接，所述电阻r62和电阻r61分别连接于比较器ic3b的反相输入端与地端之间，所述比较器ic3b的同相输入端通过电阻r63连接有过流电阻r49和电阻r50，所述过流电阻r49和电阻r50互相并联，所述电容c26并联于比较器ic3b的同相输入端和反相输入端之间，所述电容c25跨接于比较器ic3b输出端和反相输入端之间。
13.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、吸收电容c34、二极管d15、二极管d16、比较器ic3a以及光耦pc2，所述比较器ic3a反相输入端与ic4的阴极连接，所述比较器ic3a同相输入端通过电阻r65与比较器ic3a的输出端相连，所述二极管d15的阴极与比较器ic3a同相输入端连接，所述二极管d15阳极与ic3a的输出端连接，所述二极管d16的阴极通过电阻r66与光耦pc2的次级一端连接，所述光耦 pc2的次级另一端部分与地端连接，所述光耦pc2次级两端之间并联有吸收电容c34，所述比较器ic3a电源端口并联吸收电容c15，所述吸收电容c15 的其中一端连接于地端。
14.进一步的，所述隔离关断电路包括电阻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、光耦pc2以及稳压器ic1，所述光耦pc2的初级一端通过电阻r38 与稳压器ic1的vcc部分相连，所述vcc通过电阻r42、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的集电极与npn三极管q5的基极连接，所述npn三极管q5基极与二极管d10的阴极连接，所述二极管d10 阳极分别连接至光耦pc2初级的另一端和电阻r9的一端，所述电阻r9的另一端与地端连接，所述npn三极管q5的发射极与地端连接，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并联于电阻r29 的两端。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1、采用全桥变换器变压器原边只有一个线圈，使开关电源变压器的线圈绕制更加简便，并且双边磁化，其利用率高，由四条开关电路接成电桥结构驱动脉冲变压器原边，使原边绕组减少一半，电路耐压降低一半，提高了变换效率；
17.2、开关电源在过载状态下工作极易引起功率mosfet耐压超标，从而容易导致故障，所以在开关电源中加了输出过载延时关断电路，保证了开关电源安全性。
附图说明
18.图1示出了本实用新型的一种全桥拓扑变换大功率1000w开关电源电路图；
19.图2示出了本实用新型的全桥开关变换电路原理图；
20.图3示出了本实用新型的全桥开关变换电路局部连接示意图；
21.图4示出了本实用新型的输出过载延时关断电路连接示意图；
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.一种全桥拓扑变换大功率1000w开关电源，包括电源管理芯片，所述电源管理芯片电性连接有驱动电路、输出过载延时关断电路、输出整流滤波电路以及检测反馈放大电路，所述驱动电路的输出端连接有辅助供电电源电路，所述辅助供电电源电路输出端连接有全桥开关变换电路，所述全桥开关变换电路输出端连接于输出整流滤波电路的输入端，所述电源管理芯片和驱动电路之间连接有输出过载延时关断电路；
24.所述全桥开关变换电路包括第一开关变换电路，第二开关变换电路、第三开关变换电路、第四开关变换电路以及开关变换变压器t1，所述第一开关变换电路分别电性连接有第二开关变换电路和第四开关变换电路，所述第二开关变换电路电性连接有第三开关变换电路，所述第一开关变换电路和第四开关变换电路与第二开关变换电路和第三开关变换电路组成一个电桥的两臂，所述开关变换变压器t1跨接于电桥两臂之间。
25.如图1和图3所示，所述第一开关变换电路包括开关功率管q9、pnp 三极管q2、输入电解电容c12、输入电解电容c11、输入电解电容c10、电阻r5、电阻r15、电阻r16、二极管d4以及驱动变压器t3，所述开关功率管q9的漏极与输入电解电容c12、输入电解电容c11、输入电
解电容c10 的正极连接，源极与开关变换变压器t1的一端连接，源极和漏极之间并接有电阻r15，所述开关功率管q9栅极通过电阻r5与pnp三极管q2的发射极连接，源极和pnp三极管q2的集电极连接，所述pnp三极管q2的基极通过电阻r16电阻和二极管d4与驱动变压器t3一端连接，所述驱动变压器t3的另一端与pnp三极管q2的集电极连接。
26.如图所示，所述第二开关变换电路包括开关功率管q8、pnp三极管q3、隔直偏磁电容c37、隔直偏磁电容c37a、电阻r6、电阻r13、电阻r14、二极管d5以及驱动变压器t4，所述开关功率管q8的漏极与q9的漏极连接，所述开关功率管q8的源极与第三开关变换电路连接，所述开关功率管q8 通过隔直偏磁电容c37、隔直偏磁电容c37a与开关变换变压器t1的一端连接，所述电阻r13并接在开关功率管q8的栅极和源极之间，所述开关功率管q8的栅极通过电阻r6和pnp三极管q3的发射极连接，所述pnp三极管 q3的集电极和开关功率管q8的源极相连，所述pnp三极管q3的基极通过电阻r14和二极管d5与驱动变压器t4的一端连接，所述驱动变压器t4的另一端与pnp三极管q3的集电极连接。
27.所述第三开关变换电路包括开关功率管q7、pnp三极管q4、电阻r7、电阻r11、电阻r12以及二极管d6，所述开关功率管q7的源极与输入电容的负极连接，所述开关功率管q7的漏极与开关功率管q8的源极连接，所述电阻r11并接于开关功率管q7的源极和栅极之间，所述开关功率管q7 的源极和漏极之间并接有电阻r11，所述开关功率管q7的栅极通过电阻r7 与pnp三极管q4的发射极连接，pnp三极管q4的集电极与开关功率管q7 的源极连接，所述pnp三极管q4的基极通过电阻r12、二极管d6与驱动变压器t3的一端连接，所述驱动变压器t3的另一端与开关功率管q7的源极连接。
28.所述第四开关变换电路包括开关功率管q6、pnp三极管q5、电阻r8、电阻r9、电阻r10以及二极管d7，所述开关功率管q6漏极与开关功率管 q9的源极连接，所述开关功率管q6的源极与输入电容的负极连接，所述电阻r10并接于开关功率管q6的源极和漏极之间，所述开关功率管q6的栅极通过电阻r8和pnp三极管q5的发射极连接，所述pnp三极管q5的集电极与开关功率管q6的源极连接，所述pnp三极管q5的基极通过电阻r9、二极管d7与驱动变压器t4的一端连接，所述驱动变压器t4的另一端与开关功率管q6的源极连接。
29.如图1和图4所示，所述输出过载延时关断电路包括电流比较放大器电路、延时锁定电路和隔离关断电路，所述电流比较放大器电路、延时锁定电路和隔离关断电路之间电性连接，所述电流比较放大器电路、延时锁定电路和隔离关断电路均与电源管理芯片电性连接。
30.所述电流比较放大器电路包括过流电阻r49、电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r63、供电电容c14、电容c25、电容c26、电容c27、稳压二极管d18、比较器ic3b以及稳压器ic4，所述供电电容 c14的正极通过电阻r59与可编程的稳压器ic4的阴极连接，所述稳压二极管d18反向并联于供电电容c14的两端，所述稳压器ic4的可编程基准端口与其阴极连接，所述稳压器ic4的阳极与地端连接，所述电容c27并联于稳压器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与稳压器ic4的阴极连接，所述电阻r62和电阻r61分别连接于比较器 ic3b的反相输入端与地端之间，所述比较器ic3b的同相输入端通过电阻 r63连接有过流电阻r49和电阻r50，所述过流电阻r49和电阻r50互相并联，所述电容c26并联于比较器ic3b的同相输入端和反相输入端之间，所述电容c25跨接于比较器ic3b输出端和反相输入端之间。
31.所述延时锁定电路包括电阻r65、电阻r66、吸收电容c15、吸收电容 c34、二极管d15、二极管d16、比较器ic3a以及光耦pc2，所述比较器ic3a 反相输入端与ic4的阴极连接，所述比较器ic3a同相输入端通过电阻r65 与比较器ic3a的输出端相连，所述二极管d15的阴极与比较器ic3a同相输入端连接，所述二极管d15阳极与ic3a的输出端连接，所述二极管d16 的阴极通过电阻r66与光耦pc2的次级一端连接，所述光耦pc2的次级另一端部分与地端连接，所述光耦pc2次级两端之间并联有吸收电容c34，所述比较器ic3a电源端口并联吸收电容c15，所述吸收电容c15的其中一端连接于地端。
32.所述隔离关断电路包括电阻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、光耦pc2以及稳压器ic1，所述光耦pc2的初级一端通过电阻r38与稳压器 ic1的vcc部分相连，所述vcc通过电阻r42、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的集电极与q5的基极连接，所述npn三极管q5基极与二极管d10的阴极连接，所述二极管d10阳极分别连接至光耦pc2初级的另一端和电阻r9的一端，所述电阻r9的另一端与地端连接，所述npn三极管q5的发射极与地端连接，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并联于电阻r29的两端。
33.本实用新型在实施时，
34.按照图1、图2和图3所示，当开关功率管q6和开关功率管q9接通时候，电源电压ui被加到变压器初级线圈绕组n1的a、b两端，同时，由于电磁感应的作用在变压器次级线圈绕组n2的两端也会输出一个与绕组n1 输入电压ui成正比的电压，并加到负载r的两端，使开关电源输出一个正半周电压；
35.当开关功率管q6和开关功率管q9由接通转为关断的时候，开关功率管q7和开关功率管q8则由关断转为接通，电源电压ui被加到变压器初级线圈绕组n1的b、a两端；同理，由于电磁感应的作用在变压器次级线圈绕组n2的两端也会输出一个与绕组n1输入电压成正比的电压，并加到负载r 的两端，使开关电源输出一个负半周电压；
36.当开关功率管q6和开关功率管q9接通时候，电源电压ui被加到变压器初级线圈绕组n1的a、b两端，在变压器初级线圈绕组n1中将有电流经过，通过电磁感应会在变压器的铁芯中产生磁场，并产生磁力线；同时，在初级线圈绕组n1的两端要产生自感电动势e1,在次级线圈绕组n2的两端也会产生感应电动势e2；感应电动势e2作用于负载r的两端，从而产生负载电流；
37.开关功率管q6和开关功率管q9以及开关功率管q7和开关功率管q8 串联，降低了每个开关管承受的电压，变压器初级的每个绕组上的电压降低，由两个绕组来负担变压器的初级电流，使得变压器能提供更大的负载的能力，从而使输出功率提升到1000w以上；
38.然后按图1和图4通过电阻r49和电阻r50检测输出电流，加到比较器ic3b同相输入端，与反相端由稳压器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ic3b输出高电平，通过电阻r65 和电容c28的积分电路加到锁定比较器ic3a，锁定电压通过光耦pc2加到互补晶体管电路将稳压器ic1的vcc供电拉低，稳压器ic1停止工作，电源关闭。
39.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保
护范围之内。