一种高压电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高压电源电路，包含均压变压器T2、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管Q1、第二开关管Q2组成的原边电路、变压器T1和副边电路，通过均压变压器T2，使得开关管Q1和开关管Q2实现电压自动均衡，通过功率传递的变压器T1将能量传递到副边电路，实现在能量传递过程中平衡开关管的电压，提升了高压电源电路的效率和EMI性能，同时也有效的提升高压电源电路的可靠性。

A high voltage power circuit

【技术实现步骤摘要】
一种高压电源电路
本专利技术涉及一种高压电源电路，特别涉及一种DC-DC或DC-AC高压电源电路的均压电路。
技术介绍
随着新能源产业的迅猛发展，电动汽车、风力发电、光伏等行业对超高超宽输入电压范围的开关电源的需求越来越多，且要求越来越严苛，电动汽车行业的充电桩使用的电源要求输入电压范围为200VDC～800VDC，有的要求达到1000VDC上限；风力发电及光伏行业的光伏汇流箱、逆变器等使用的电源产品要求输入电压范围达150VDC～1500VDC。随着电压不断提高，为解决供电电源开关管电压应力过高的问题，一般常用的降低开关管电压应力的方法中，三电平转换器和模块串联技术得到较多的研究和应用。对于三电平或者多电平技术，虽然可以有效降低器件的应力，但是随着开关器件的增多，开关器件的控制策略和驱动也随着器件数量的增多而变得复杂，同时三电平技术内部也存在较多的应力不均的问题，为解决这些问题，提出了不少解决方案，但这些方案无疑增加了电路的复杂性，在辅助电源要求较高的场合增加了相关的成本及复杂性。对于模块串联技术，虽然单个变换器的输出功率容量有限，可以采用变换器串联的方式来增加总的输出功率容量，但在实际电路中，相互串联的变换器的参数不可避免的存在离散性，同时相关的器件也存在一定的差异，这可能会造成上下开关管的工作电压偏移，甚至超过开关管的耐压值，导致变换器不能安全工作。因此，在变换器串联的电路结构中，确保开关管和相关器件能够平均分配输入电压均压才能使变换器安全可靠的工作，而涉及其中的均压技术也是其中的关键，只有均压才能确保产品的可靠性。图1是一种公知的具有自动均压功能的变换器串联电路图，该电路结构发表于《电工技术杂志》2001年第5期的《耐高压重叠式反激DC-DC变换器设计》。在开关静止时，在回路阻抗上不产生压降，C1、C2及上下两个变换器上的电压均等；然而，在开关动作时，会在有差异的回路阻抗上产生有差异的压降，从而导致上下开关管的电压不均。主要的缺陷也比较明显，如由于参数的差异，开关器件峰值电流存在较大差异，继而也导致开关器件的电压应力存在较大差异，同时开关器件的温升也存在一定的差异，因此，相关人员在此基础上提出了一种解决相关问题的方法，主要的方法如图2所示。通过增加一定的电阻可以使得开关器件在每个开关周期中上下两管的电流有较好的均流效果，从而解决了温升和器件的电压问题。但此种方案本质是利用电阻产生一定的电压自动补偿，因器件参数的离散性所带来的差异，只能在一定程度上弥补，随着差异的增加，电阻阻值也需要增大，随着输入电源功率的增大，增加的电阻将会耗散较大的功耗，在开机时刻存在同时增加的电阻在一定程度上充当了电容的ESR(等效串联电阻)，因此也会带来EMI的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为解决上述的问题，提供一种高压电源电路，可以实现自动均压和均流，减小功率耗散，提高电路的可靠性。本专利技术的目的是这样实现的，一种高压电源电路，包括原边电路、变压器T1和副边电路，原边电路包括电容C1、电容C2、均压变压器T2、开关管Q1、开关管Q2、电阻R1；变压器T1第一绕组N1的同名端和电容C1的一端连接输入端正in+，变压器T1第一绕组N1的异名端连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极连接均压变压器T2第三绕组N3的同名端，均压变压器T2第三绕组N3的异名端连接电容C1的另一端，此连接点称为第一连接点；变压器T1第二绕组N2的同名端连接均压变压器T2第四绕组N4的同名端，均压变压器T2第四绕组N4的异名端连接电容C2的一端，此连接点称为第二连接点，变压器T1第二绕组N2的异名端连接开关管Q2的漏极，开关管Q2的源极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端和电容C2的另一端连接输入端负in-，第一连接点连接第二连接点。优选的，原边电路还包括电容C3和电容C4，电容C3的一端连接输入端正in+，电容C3的另一端连接均压变压器T2第三绕组N3的同名端，电容C4的一端连接均压变压器T2第四绕组N4的同名端，电容C4的另一端连接输入端负in-。作为上述副边电路的一种具体实施方式，副边电路连接形成反激电路，具体地，副边电路包括二极管D1和输出电容Co，变压器T1输出绕组的异名端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接输出电容Co的正极作为输出端正Vo+，输出电容Co的负极连接T1输出绕组的同名端作为输出端负Vo-。作为上述副边电路的另一种具体实施方式，副边电路连接形成正激电路，具体地，副边电路包括二极管D1、二极管D2、电感L1和输出电容Co，变压器T1输出绕组的同名端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电感L1的一端，其连接点与二极管D2的阴极连接，电感L1的另一端连接输出电容Co的正极作为输出端正Vo+，输出电容Co的负极和二极管D2的阳极连接变压器T1输出绕组的异名端作为输出端负Vo-。本专利技术工作原理在实施例中详细说明，以下简述工作原理：当电容C1和电容C2存在电压差时，由于变压器T1中第一绕组N1和第二绕组N2紧密耦合，漏感非常小，可以忽略，当开通开关管Q1和Q2时，第一绕组N1和第二绕组N2出现相同的电压基本相等，假如电容C1的电压高于电容C2的电压，第三绕组N3会产生同名端正异名端负的电压，同时第四绕组N4中也感应出同名端正异名端负的电压，电容C2中原本较低的电压在叠加第四绕组N4中产生的电压后施加在第二绕组N2上，通过均压变压器T2的自动调节，实现第一绕组N1和第二绕组N2的电压均衡，从而实现开关管Q1和开关管Q2的自动均压均流。本专利技术具有以下有益效果：1、通过在串联变换器中增加均压变压器T2，可以实现自动均压和均流；2、由于采用变压器耦合，因电路参数离散性所引起的差异通过变压器自动实现阻抗平衡，减少的电阻所带来的损耗，提升了产品的效率；3、电路中的变压器等效为电压源，提升了产品的EMI性能。附图说明图1为一种公知的具有自动均压功能的变换器串联电路图；图2为一种改进的具有自动均压功能的变换器串联电路图；图3为本专利技术第一实施例电路图；图4为本专利技术第二实施例电路图；图5为本专利技术第三实施例电路图；图6为本专利技术第四实施例电路图。具体实施方式第一实施例图3示出了第一实施例的电路图，包括输入电压in+、输入电压in-、均压变压器T2、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管Q1、第二开关管Q2组成的原边电路、变压器T1和电阻R1、二极管D1、输出电容Co组成的副边电路。原边电路中，输入电压in+连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，同时连接均压变压器T2中第三绕组N3的异名端和第四绕组N4的异名端，电容C2的另一端连接输入电压in-；所述变压器T1中第一绕组N1的同名端连接输入电压in+，第一绕组N1的异名端连接开关管Q1(假定为NMOS)的漏极，开关管Q1的源级连接均压变压器T2中第三绕组N3的同名端；变压器T1中第二绕组N2的同名端连接均压变压器T2中第四绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电源电路，包括原边电路、变压器T1和副边电路，其特征在于：原边电路包括电容C1、电容C2、均压变压器T2、开关管Q1、开关管Q2、电阻R1；变压器T1第一绕组N1的同名端和电容C1的一端连接输入端正in+，变压器T1第一绕组N1的异名端连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极连接均压变压器T2第三绕组N3的同名端，均压变压器T2第三绕组N3的异名端连接电容C1的另一端，此连接点称为第一连接点；变压器T1第二绕组N2的同名端连接均压变压器T2第四绕组N4的同名端，均压变压器T2第四绕组N4的异名端连接电容C2的一端，此连接点称为第二连接点，变压器T1第二绕组N2的异名端连接开关管Q2的漏极，开关管Q2的源极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端和电容C2的另一端连接输入端负in-，第一连接点连接第二连接点。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压电源电路，包括原边电路、变压器T1和副边电路，其特征在于：原边电路包括电容C1、电容C2、均压变压器T2、开关管Q1、开关管Q2、电阻R1；变压器T1第一绕组N1的同名端和电容C1的一端连接输入端正in+，变压器T1第一绕组N1的异名端连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极连接均压变压器T2第三绕组N3的同名端，均压变压器T2第三绕组N3的异名端连接电容C1的另一端，此连接点称为第一连接点；变压器T1第二绕组N2的同名端连接均压变压器T2第四绕组N4的同名端，均压变压器T2第四绕组N4的异名端连接电容C2的一端，此连接点称为第二连接点，变压器T1第二绕组N2的异名端连接开关管Q2的漏极，开关管Q2的源极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端和电容C2的另一端连接输入端负in-，第一连接点连接第二连接点。


2.根据权利要求1所述的高压电源电路，其特征在于：原边电路还包括电容C3和电容C4，电容C3的一端连接输入端正in+，电容C3的另一端连接均压变压器T2第三绕组N3的同名端，电容C4的一端连接均压变压器T2第四绕组N4的同名端，电容C4的另一端连接输入端负in-。

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建峰，俞伟军，罗皓，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44