一种宽压输入开关电源的制作方法

本技术涉及开关电源领域，特别涉及一种宽压输入开关电源。

背景技术：

1、当前，柔直输电作为新一代直流输电技术，采用了可关断器件(通常为igbt)和高频调制技术，可独立的控制输出的有功功率和无功功率，做到精准补偿。而控制输出的有功功率与无功功率的补偿，则是利用h桥中igbt的交替导通，控制电网的电压与电流之间的角度。随着igbt组(h桥)耐压值的不断提升(由最初的几百伏耐压发展至今的几千伏耐压)，使得对开关电源产品的输入范围要求也渐渐提升，而目前行业上超宽范围输入的开关电源仍然空缺，使用多模块输入串联电路又存在可靠性风险如控制复杂、动态性能较差等，因此需要加快对该方面的研发投入。

2、超宽输入范围的开关电源，目前常见采用的方案是输入电路串联以实现满足高压耐压的需求，但由于变压器绕组数量的限制以及变压器的耦合性能差异，输入电路并不能无限多的串联，此时诞生了多个变压器、多个输入模块串联的电路形式，如申请号为201821557890.6的实用新型电路，该串联型反激变换器，如图1所示为该实用新型的示意图，该电路对多个模块的输入进行检测，通过运放采样比较各模块的均压效果，适当的减少或增大不同模块的占空比，实现产品输入均压、输出均流。但该电路存在缺点为：不同的两个控制电路，环路的控制效果较差，在动态条件下可能会造成环路振荡，输出不稳定，甚至造成失调，损坏现象，产品可靠性风险较大。

3、在串联电路中由于不均压导致某一输入电路承受的耐压值高于其器件本身的耐压值，将会对整个开关电源系统造成损坏，从而引发更严重的后果，因此串联输入电路的均压是该电路所需要考虑的尤为重要的点。

4、公开号为cn112072926a的中国专利文献提供了一种解决超高压输入开关电源均压问题的现有技术，请参见图2，输入电路方案为：多级串联，各级输入电路中的变压器输入绕组与输出绕组的匝比一致，各级输入电路的开关管同时导通。该方案实现了无需任何检测电路，即可使得开关电源的各级输入电压均分。

5、但是，该专利文献中所提供的技术，有较大局限性，由于拓扑原因限制，通常原副边的匝比会取值相对较大，且副边的绕组圈数较少，单靠副边绕组并联使反射到原边绕组的电压均压这种做法会有较大局限性。且由于副边绕组在变压器结构中的位置相对固定，无法灵活改变位置，耦合性能也会受影响，导致工作中可能会出现高压输入下原边绕组不均压而导致某一单元超过耐压值，出现产品炸机现象。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型主要解决的技术问题是提供一种宽压输入开关电源，包括输入串联的多个电源模块，每个电源模块有一个或多个功率单元，能提升开关电源输入均压稳定性，同时在至少一个功率单元中加入钳位电路，为原边所有功率单元提供功率管开通之前的负向电流，实现原边多个功率管的零电压开通，提升开关电源效率。

2、本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、本实用新型提供一种宽压输入开关电源，其包括：

4、m个电源模块，m为大于或等于2的自然数，各电源模块中位于变压器原边的电路包括：n个功率单元，n为大于或等于1的自然数；各电源模块中的功率单元至少包括：一电容、一开关管和一功率绕组，电容一端和开关管一端连接在一起后作为对应功率单元的输入端，开关管的另一端连接变压器原边绕组，电容的另一端和变压器原边功率绕组的另一端连接，作为对应功率单元的输出端；

5、s个辅助绕组，s均为大于或等于1的自然数，且s小于或等于n，辅助绕组与功率单元中的功率绕组并联连接后参与主功率工作或不参与主功率工作；

6、钳位电路，钳位电路设置于电源模块的其中一个功率单元中，用于吸收功率单元所产生的漏感。

7、进一步地，钳位电路包括mos管和容性器件，容性器件的一端与mos管的漏极连接，容性器件的另一端与功率绕组的一端连接，mos管的源极与功率绕组的另一端和地连接。

8、本实用新型还提供一种宽压输入开关电源，其包括：第一电源模块、第二电源模块、辅助绕组以及钳位电路；

9、第一电源模块包括第一功率单元以及第二功率单元，第一功率单元的输入端作为第一电源模块的正输入端，第一功率单元的输出端连接第二功率单元的输入端；其中，第一功率单元至少包括电容c1、开关管q1以及功率绕组p11，电容c1、开关管q1以及功率绕组p11形成第一原边回路；第二功率单元包括电容c2、开关管q2、功率绕组p21，电容c2、开关管q2、功率绕组p21形成第二原边回路；

10、第二电源模块包括第二功率单元以及第三功率单元，第二功率单元的输出端连接第三功率单元的输入端，第三功率单元包括电容c3、开关管q3以及功率绕组p22，电容c3、开关管q3以及功率绕组p22形成第三原边回路；

11、辅助绕组与功率绕组p21或功率绕组p22并联；

12、钳位电路设置于第一功率单元、第二功率单元或第三功率单元中，用于吸收并回收利用第一功率单元、第二功率单元和第三功率单元所产生的漏感。

13、进一步地，第一功率单元还包括电容c3、开关管q3以及功率绕组p13，电容c3、开关管q3、以及功率绕组p13形成第四原边回路。

14、进一步地，钳位电路设置在第三功率单元中，钳位电路包括开关管q4和电容c4，电容c3的一端分别与开关管q4的漏极和电容c4的一端连接，电容c4的另一端分别与开关管q3的源极和功率绕组p22的一端连接，功率绕组p22的另一端分别与开关管q4的源极和地连接。

15、进一步地，第一电源模块还包括变压器副边绕组s1，变压器副边绕组s1、功率绕组p11与辅助绕组p12合形成第一变压器；第二电源模块还包括变压器副边绕组s2，变压器副边绕组s2、功率绕组p21与功率绕组p22合形成第二变压器。

16、进一步地，功率绕组p11与变压器副边绕组s1的匝比和辅助绕组p12与变压器副边绕组s1的匝比相同。

17、进一步地，变压器副边绕组s1与变压器副边绕组s2的匝数相同。

18、进一步地，第一电源模块的输出端和第二电源模块的输出端经过整流后并联形成宽压输入开关电源的输出端，即：各电源模块的正输出端连接在一起，作为宽压输入开关电源的正输出端；各电源模块的负输出端连接在一起，作为宽压输入开关电源的负输出端；

19、或者，第一电源模块的输出端和第二电源模块的输出端串联连接后经过整流，形成宽压输入开关电源的输出端，即：宽压输入开关电源中第一个电源模块的正输出端为宽压输入开关电源的正输出端，宽压输入开关电源中前一个电源模块的负输出端连接后一个电源模块的正输出端，宽压输入开关电源中最后一个电源模块的负输出端为宽压输入开关电源的负输出端。

20、进一步地，开关管q1、开关管q2和开关管q3同时导通、同时关断。

21、本实用新型的工作原理后面会结合具体实施例进行详细说明，此处不赘述，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

22、1、本实用新型宽压输入开关电源，通过在各电源模块中设置辅助绕组，该辅助绕组并联后可不参与主功率回路工作，也可作为功率绕组参与主功率回路工作；该辅助绕组位置相对灵活，可起到增强各个小模块电源变压器之间增加耦合性的作用，在多管串联拓扑中可实现各功率单元均压效果，大大增强宽压输入开关电源的可靠性。

23、2、本实用新型宽压输入开关电源，不需要增加任何均压检测电路即可实现各电源模块之间的均压效果，只需在设计端确保所有功率绕组与对应电源模块的副边绕组匝比相同，即可实现自动均压效果；另外，各电源模块中功率开关管的开关时序一致，同时开通同时关断，利用单芯片控制信号即可实现多管串联各功率单元的开关信号一致，使宽压输入开关电源实现控制简易、可靠，也大大增加了宽压输入开关电源的可靠性。

24、3、本实用新型宽压输入开关电源，理论上可实现无限增加电源模块的串联数量，达到扩宽输入电压的效果，使宽压输入开关电源适应不同需求下的输入电压。

25、4、本实用新型宽压输入开关电源，通过设置钳位电路，钳位电路使对应功率单元中功率绕组及其他功率绕组产生负向电流，在功率开关管关断周期内抽取寄生电容电荷，为下一周期功率开关管实现零电压开通做准备；可降低功率开关管损耗，提升宽压输入开关电源的效率。