一种输出电流连续可调的高效率开关电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种输出电流连续可调的高效率开关电源。该电源包括EMI电路及整流滤波电路、功率因数矫正电路PFC、不对称半桥电路LLC、PFC控制电路、不对称半桥控制电路、输出整流滤波电路、电压环与电流环控制电路、PWM调节&模拟调节电路和辅助电源电路。本设计能在负载电流变化很大的范围内有良好的输出电压调节特性。该电源具有输出电流连续可调的控制功能，同时由于采用功率因数矫正技术，提高了电网的利用率。该开关电源有着巨大的市场潜力，应用领域更加广泛。另外该电源采用不对称半桥拓扑，可得到高的整机效率。采用独立的辅助电源可提供稳定的供电电压，使电源内部供电更加稳定，模块可靠性高，不会受外界因素的影响。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源，尤其涉及一种输出电流连续可调的高效率开关电源。
技术介绍
传统电源不具备电流连续调节功能，很多情况下是在浪费能量，对小功率的电源来说该问题并不突出，但对大功率电源来说，如果没有电流调节功能，在用电低谷期，能源浪费的问题则非常明显。输出电流连续可调技术其调节模式分为分段式开关调节、遥控式电流调节、可控硅电流调节。分段式开关调节是利用预先设定的开关来达到电流调节的目的，其优点无需额外的电流调节设备，安装方便，成本低，但是不能实现无极电流调节，通常应用在家具照明领域；遥控式电流调节是通过红外遥控与无线遥控来实现电流调节，但是其设计复杂、成本较高；可控硅电流调节是通过改变输入电压的导通角来实现电流调节的，但是其存在大量的谐波污染电网。而且传统的电源技术一般采用的都是变压器或电感绕组供电，容易受到系统的干扰，导致供电不稳定。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的问题和缺陷，本技术设计一种输出电流连续可调的高效率开关电源。本设计采用模拟电子器件设计的电流调节电路来实现由模拟信号控制电流调节且兼容PWM脉冲信号控制的电流调节，摆脱依靠对专用调节芯片的依赖。设计上拓扑的选择性更灵活，成本更低。本技术提供了一种输出电流连续可调的高效率开关电源，该电源由BOOST升压器、LLC谐振变换器与独立的反激拓扑结构组合而成。前级采用主动式PFC电路，用来提高整机功率因数，使电源工作时功率因数保持在0.98以上；后级DC/DC变换器采用LLC谐振变换器设计，该设计模式在负载输出情况下，原边开关管和副边整流二极管实现零电压与零电流的开通与关断，减少了功率元器件的开关损耗，从而使该谐振变换器的效率达到了97%以上。电流调节部分通过模拟电子器件设计的调节电路摆脱了对调节专业芯片的依赖，可移植性较高，对后续开发电源项目有一定的借鉴作用。在设计输出电流连续可调的高效率开关电源时，主要研究的内容为：该开关电源前级采用PFC技术，利用该技术可使交流输入电流波形完全跟踪交流输入电压波形的变化，使输入电流呈正弦波，并且和输入电压同相位。在宽范围电压输入条件下，前级采用主动PFC电路设计，其结构采用Boost电路结构，与整流桥串联的电感能减小高频噪声、减小输入滤波器的体积、实现成本低。本设计控制方式采用了最可靠的控制模式——平均电流法，其优势在于不需要斜率补偿、不易受到杂波信号干扰。DC/DC级设计采用LLC准谐振变换器技术，该拓扑的特点可以设置更长掉电保持时间。LLC谐振变换器使得MOSFET开关管处于零电压开通与关断，输出整流二极管处于零电流的开通与关断，提高了电路的效率。在LLC谐振变换器中输出整流二极管上的电压应力是输出电压的两倍，在LLC谐振变换器中可以选择耐压比较低、导通阻抗较小的快恢复肖特基二极管等等，从而有利于电源效率的提高。在LLC谐振变换器MOSFET开关管的占空比是相等的，在开关转换的期间插入固定的死区时间，从而LLC谐振变换器中的变压器没有直流偏置现象。调节技术：实现2～10V模拟信号调节，模拟调节是利用模拟电压来控制恒流芯片的调节脚实现电流调节。该设计简单、成本较低、电流调节效果不错、可以实现无极调节；20%～100%的PWM脉冲信号调节是采用调整PWM占空比大小来实现调整电压或电流的大小来实现电流调节，其控制精度较高，调节效果极佳，可以达到无极调节，通常应用在大功率的开关电源上电流。该调节技术具有集成度高、元件少、可靠性高的特点，输出采用CV（恒压）+CC（恒流）双闭环反馈控制模式。该电源具有反激、BOOST、LLC并存的三大拓扑结构，需解决拓扑之间的相互干扰问题；另外电源输出电流可调，在恶劣环境下工作，这对关键器件的选型、磁性器件的设计、热设计、以及电源效率的提高是设计者必须要逾越的。本技术采取的技术方案是：一种输出电流连续可调的高效率开关电源，其特征在于：包括EMI电路及整流滤波电路、功率因数矫正电路PFC、不对称半桥电路LLC、PFC控制电路、不对称半桥控制电路、输出整流滤波电路、电压环与电流环控制电路、PWM调节&模拟调节电路和辅助电源电路；其中，交流电压信号由输入接口连接至EMI电路及整流滤波电路，EMI电路及整流滤波电路连接至功率因数矫正电路PFC，功率因数矫正电路PFC连接至不对称半桥电路LLC，不对称半桥电路LLC连接至输出整流滤波电路，输出整流滤波电路连接至电压环与电流环控制电路，同时又连接至输出接口，PWM调节&模拟调节电路连接至电压环与电流环控制电路，电压环与电流环控制电路连接至不对称半桥控制电路，不对称半桥控制电路连接至不对称半桥电路LLC，PFC控制电路连接至功率因数矫正电路PFC，辅助电源电路分别连接PFC控制电路、不对称半桥控制电路、电压环与电流环控制电路和PWM调节&模拟调节电路。本技术具有的优点和有益效果是：本设计能在负载电流变化很大的范围内，有良好的输出电压调节特性。该款开关电源与现有电源设计相比具有输出电流连续可调的智能控制功能，同时该电源技术采用功率因数矫正技术，提高了电网的利用率，随着国家越来越重视节能减排，这种输出电流可调的开关电源有着巨大的市场潜力，应用领域更加广泛。另外该电源技术DC/DC变换采用不对称半桥拓扑，该拓扑优势能够使MOS开关管实现零电压开关ZVS，输出整流二极管实现零电流开关ZCS，使得该技术电源可以得到非常高的整机效率。本设计采用内部独立的辅助电源技术，独立的辅助电源提供稳定的供电电压，使电源内部供电更加稳定，模块可靠性高，不会受外界因素的影响。附图说明图1为本技术电路连接原理框图；图2为图1中的EMI电路及整流滤波电路、功率因数矫正PFC电路、PFC控制电路的电原理图；图3为图1中的不对称半桥电路LLC、输出整流滤波电路、不对称半桥控制电路的电原理图；图4为图1中的辅助电源电路的电原理图；图5为图1中的电压环与电流环控制电路、PWM调节&模拟调节电路的电原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明参照图1，本技术包括EMI电路及整流滤波电路1、功率因数矫正PFC电路2、不对称半桥电路LLC3、PFC控制电路4、不对称半桥控制电路5、输出整流滤波电路6、电压环与电流环控制电路7、PWM调节&模拟调节电路8和辅助电源电路9；其中，交流电压信号由输入接口连接至EMI电路及整流滤波电路1，EMI电路及整流滤波电路1连接至功率因数矫正电路<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出电流连续可调的高效率开关电源，其特征在于：包括EMI电路及整流滤波电路、功率因数矫正电路PFC、不对称半桥电路LLC、PFC控制电路、不对称半桥控制电路、输出整流滤波电路、电压环与电流环控制电路、PWM调节&模拟调节电路和辅助电源电路；其中，交流电压信号由输入接口连接至EMI电路及整流滤波电路，EMI电路及整流滤波电路连接至功率因数矫正电路PFC，功率因数矫正电路PFC连接至不对称半桥电路LLC，不对称半桥电路LLC连接至输出整流滤波电路，输出整流滤波电路连接至电压环与电流环控制电路，同时又连接至输出接口，PWM调节&模拟调节电路连接至电压环与电流环控制电路，电压环与电流环控制电路连接至不对称半桥控制电路，不对称半桥控制电路连接至不对称半桥电路LLC，PFC控制电路连接至功率因数矫正电路PFC，辅助电源电路分别连接PFC控制电路、不对称半桥控制电路、电压环与电流环控制电路和PWM调节&模拟调节电路。

【技术特征摘要】
1.一种输出电流连续可调的高效率开关电源，其特征在于：包括EMI电路及整流滤波电
路、功率因数矫正电路PFC、不对称半桥电路LLC、PFC控制电路、不对称半桥控制电路、输出
整流滤波电路、电压环与电流环控制电路、PWM调节&模拟调节电路和辅助电源电路；其中，
交流电压信号由输入接口连接至EMI电路及整流滤波电路，EMI电路及整流滤波电路连接至
功率因数矫正电路PFC，功率因数矫正电路PFC连接至不对称半桥电路LLC，不对称半桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全超，周锎，陈亚飞，邓学利，李晓鹏，
申请(专利权)人：天津光电润达电子有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12