高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，包括推挽电路、整流滤波电路、同步整流BUCK电路和反激电路，所述推挽电路的输入端与电源相连，其输出端与整流滤波电路的输入端相连，整流滤波电路的输出分别与同步整流BUCK电路、反激电路相连，所述同步整流BUCK电路的输出端为电源低压输出端，所述反激电路的输出端为电源高压输出端。本实用新型开关电源拓扑结构采用固定最大占空比ZVS软开关推挽电路拓扑与同步整流Buck电路、反激电路相级联，同时提供了高效率低压大电流输出、高压输出。简化了整体电路结构，电路的整体效率得到了提升，体积得到了减小。
【专利说明】
高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构
技术领域
[0001]本实用新型涉开关电源技术领域，具体涉及一种高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构。【背景技术】
[0002]开关电源的电路拓扑结构多种多样，目前应用较广泛的是包括非隔离开关电源拓扑Buck电路、Boost电路、Buck-Boost电路等，隔离开关电源拓扑正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路等。非隔离开关电源拓扑效率具有效率优于隔离开关电源拓扑的优点，但其因为非隔离的特点，在需要隔离型供电场合受限。此外，在开关电源电路拓扑中， 在低电压大电流输出场合常使用同步整流技术，以提高开关电源效率。在设计隔离型多路宽电压输出开关电源时，一般常采用多路隔离开关电源拓扑，或采用同步整流技术与正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路结合使用以提高效率，不同组合适用于不同的应用场合。但存在电路复杂，体积较大，输出效率较低等缺点。【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，简化了整体电路结构，电路的整体效率得到了提升，体积得到了减小。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0005] —种高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，包括推挽电路、整流滤波电路、同步整流BUCK电路和反激电路，所述推挽电路的输入端与电源相连，其输出端与整流滤波电路的输入端相连，整流滤波电路的输出分别与同步整流BUCK电路、反激电路相连，所述同步整流BUCK电路的输出端为电源低压输出端，所述反激电路的输出端为电源高压输出端。
[0006]所述推挽电路包括变压器T1、VM0S管VI和VM0S管V2,所述变压器T1的初级绕组两端分别与VM0S管VI和VM0S管V2的漏极相连，变压器T1的初级绕组中心抽头与电源相连， VM0S管VI的源极与VM0S管V2的源极均接地，VM0S管VI和VM0S管V2的栅极为后级电路的控制端，变压器T1的次级线圈的两端为推挽电路的输出端。
[0007]所述整流滤波电路包括电感L1、二极管D1、二极管D2、电容C1和电容C2,所述二极管D1和二极管D2的阳极为整流滤波电路的输入端，所述二极管D1和二极管D2的阴极均与电感L1的一端相连，电感L1的另一端经电容C2与变压器T1的次级绕组中心抽头相连，变压器 T1的次级绕组中心抽头接地，所述电容C1的一端与二极管D1的阴极相连，电容C1的另一端以及电感L1与电容C2之间的节点端为整流滤波电路的输出端。
[0008]所述同步整流BUCK电路包括电感L2、VM0S管V3、VM0S管V4和电容C3，所述VM0S管V3 的源极与整流滤波电路的输出端相连，其漏极依次经电感L2、电容C3接地，所述VM0S管V4的漏极与VM0S管V3的漏极相连，VM0S管V4的源极接地，VM0S管V3和VM0S管V4的栅极为后级电路的控制端，电感L2与电容C3之间的节点为电源的低压输出端。
[0009]所述反激电路包括变压器T2、二极管D3、VM0S管V5和电容C4,所述变压器T2的初级线圈同名端及VM0S管V5的源极与整流滤波电路的输出端相连，变压器T2的初级线圈的异名端与VM0S管V5的漏极相连，变压器T2的次级线圈异名端与二极管D3的阳极相连，二极管D3 的阴极为电源高压输出端，变压器T2的次级线圈的同名端接地，所述电容C4的一端与二极管D3的阴极相连，其另一端与变压器T2的次级线圈同名端相连。
[0010]由上述技术方案可知，本实用新型通过采用具有高效率的固定最大占空比ZVS软开关推挽电路与适合低压大电流输出的高效率同步整流Buck电路、具有高压输出的反激电路相结合的技术，设计出适合多路输出应用场合的隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构。该拓扑结构利用了推挽拓扑的隔离的特点，实现对输入电压的隔离，将输入电压预稳压到更低电压。推挽电路采用固定最大占空比控制可实现最高效率，对整流电路输出电感、推挽电路VM0S开关时间进行控制实现ZVS软开关推挽电路。该推挽电路与后级的同步整流Buck电路结合实现低压的高效输出，尤其适用于低压大电流场合。此外，该推挽电路与后级的反激电路相结合，实现高压输出，使得高压输出电路的设计简化，电路的整体效率得到了提升，体积得到了减小。【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的电路图。【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0013]如图1所示，本实施例的高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，包括推挽电路1、整流滤波电路2、同步整流BUCK电路3和反激电路4，推挽电路1的输入端与电源相连，其输出端与整流滤波电路2的输入端相连，整流滤波电路2的输出分别与同步整流 BUCK电路3、反激电路4相连，同步整流BUCK电路3的输出端为电源低压输出端，反激电路4的输出端为电源高压输出端。
[0014]该推挽电路1包括变压器T1、VM0S管VI和VM0S管V2,变压器T1的初级绕组两端分别与VM0S管VI和VM0S管V2的漏极相连，变压器T1的初级绕组中心抽头与电源相连，VM0S管VI 的源极与VM0S管V2的源极均接地，VM0S管VI和VM0S管V2的栅极与开关电源的控制电路相连，变压器T1的次级线圈的两端为推挽电路1的输出端。该推挽电路1用于将输入回路的输入电压隔离预稳压到更低电压，采用固定最大占空比控制可实现最高效率，对整流电路输出电感、推挽电路VM0S开关时间进行控制实现ZVS软开关推挽电路。
[0015]整流滤波电路2包括电感L1、二极管D1、二极管D2、电容C1和电容C2,二极管D1和二极管D2的阳极分别与变压器T1的次级绕组两端相连，二极管D1和二极管D2的阴极均与电感 L1的一端相连，电感L1的另一端经电容C2与变压器T1的次级绕组中心抽头相连，变压器T1 的次级绕组中心抽头接地，电容C1的一端与二极管D1的阴极相连，电容C1的另一端以及电感L1与电容C2之间的节点端为整流滤波电路2的输出端。
[0016]同步整流BUCK电路3包括电感L2、VM0S管V3、VM0S管V4和电容C3，VM0S管V3的源极与电感L1相连，其漏极依次经电感L2、电容C3接地，VM0S管V4的漏极与VM0S管V3的漏极相连，VM0S管V4的源极接地，VM0S管V3和VM0S管V4的栅极为与开关电源的控制电路相连，电感L2与电容C3之间的节点为电源的低压输出端。该同步整流Buck电路3用于将推挽电路1的输出电压转换成电路中需要的低电压，实现高效率的低压大电流输出功能，同时简化了隔离型低压输出开关电源的设计，提高了效率。此外，推挽电路1将输入电压预稳压到更低电压， 降低了同步整流Buck电路3的输入电压、输出电压压差，提高了低压大电流输出的工作效率。[〇〇17] 反激电路4包括变压器T2、二极管D3、VM0S管V5和电容C4，变压器T2的初级线圈同名端与VM0S管V3的源极相连，变压器T2的初级线圈的异名端与VM0S管V5的漏极相连，VM0S 管V5的源极与电容C1相连，VM0S管V5的栅极与开关电源的控制电路相连，变压器T2的次级线圈异名端与二极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极为电源高压输出端，变压器T2的次级线圈的同名端接地，电容C4的一端与二极管D3的阴极相连，其另一端与变压器T2的次级线圈同名端相连。该推挽电路4用于将输出电压转换成电路中需要的高电压，使得高压输出电路的设计简化，电路的整体效率得到了提升，体积得到了减小。[〇〇18]工作原理:推挽电路1的功率VM0S管V1、V2的栅极受控于脉宽调制器产生的交错互补型固定最大占空比高频脉冲信号，该信号控制VM0S管V1、V2的开通或关断，从而将能量从 T1初级传输到T1次级，通过整流滤波电路2将能量转换成直流电压输出，实现输出电压的预稳压在一定范围内，给后级电路提供供电。同步整流Buck电路3的VM0S管V3和V4分别受脉宽调制器控制，脉宽调制器产生交错互补型高频脉冲信号，该信号控制VM0S管V3、V4的开通或关断，实现将能量通过L2、C3传输到电源输出Vol，该直流电压经过反馈信号调理电路处理后，由脉宽调制器调节高频脉冲信号的占空比，实现低压大电流输出电压的精确稳压。反激电路4的VM0S管V5受脉宽调制器控制，脉宽调制器产生高频脉冲信号，该信号控制VM0S管V5 的开通或关断，实现将将能量通过T2传输到电源输出V〇2,该直流电压经过反馈信号调理电路处理后，由脉宽调制器调节高频脉冲信号的占空比，实现高压输出电压的精确稳压。
[0019]基于该电路拓扑，第二级低压大电流输出可采用多路同步整流Buck电路并联，以满足不同低压大电流输出的需求，第二级高压输出可采用多路反激电路并联，以满足不同高压输出的需求。
[0020]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，其特征在于:包括推挽 电路(1)、整流滤波电路(2)、同步整流BUCK电路(3)和反激电路(4)，所述推挽电路(1)的输 入端与电源相连，其输出端与整流滤波电路(2)的输入端相连，整流滤波电路(2)的输出分 别与同步整流BUCK电路(3)、反激电路(4)相连，所述同步整流BUCK电路(3)的输出端为电源 低压输出端，所述反激电路(4)的输出端为电源高压输出端。2.根据权利要求1所述的高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，其特 征在于:所述推挽电路(1)包括变压器T1、VMOS管VI和VMOS管V2，所述变压器T1的初级绕组 两端分别与VMOS管VI和VMOS管V2的漏极相连，变压器T1的初级绕组中心抽头与电源相连， VMOS管VI的源极与VMOS管V2的源极均接地，VMOS管VI和VMOS管V2的栅极为后级电路的控制 端，变压器T1的次级线圈的两端为推挽电路(1)的输出端。3.根据权利要求1所述的高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，其特 征在于:所述整流滤波电路(2)包括电感L1、二极管D1、二极管D2、电容C1和电容C2,所述二 极管D1和二极管D2的阳极为整流滤波电路的输入端，所述二极管D1和二极管D2的阴极均与 电感L1的一端相连，电感L1的另一端经电容C2与变压器T1的次级绕组中心抽头相连，变压 器T1的次级绕组中心抽头接地，所述电容C1的一端与二极管D1的阴极相连，电容C1的另一 端以及电感L1与电容C2之间的节点端为整流滤波电路(2)的输出端。4.根据权利要求1所述的高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，其特 征在于:所述同步整流BUCK电路(3)包括电感L2、VMOS管V3、VMOS管V4和电容C3，所述VMOS管 V3的源极与整流滤波电路(2)的输出端相连，其漏极依次经电感L2、电容C3接地，所述VMOS 管V4的漏极与VMOS管V3的漏极相连，VMOS管V4的源极接地，VMOS管V3和VMOS管V4的栅极为 后级电路的控制端，电感L2与电容C3之间的节点为电源的低压输出端。5.根据权利要求1所述的高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构，其特 征在于:所述反激电路(4)包括变压器T2、二极管D3、VMOS管V5和电容C4，所述变压器T2的初 级线圈同名端及VMOS管V5的源极与整流滤波电路(2)的输出端相连，变压器T2的初级线圈 的异名端与VMOS管V5的漏极相连，变压器T2的次级线圈异名端与二极管D3的阳极相连，二 极管D3的阴极为电源高压输出端，变压器T2的次级线圈的同名端接地，所述电容C4的一端 与二极管D3的阴极相连，其另一端与变压器T2的次级线圈同名端相连。
【文档编号】H02M3/337GK205584027SQ201620280984
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】胡海斌, 胡进, 刘猛, 袁宝山, 赵隆冬, 毛寒松, 於灵
【申请人】中国电子科技集团公司第四十三研究所