本发明专利技术公开了一种小型非隔离升压储能电路，包括:预充电电路、反激式主拓扑电路、峰值电流或平均电流模式PWM控制电路、过压保护电路与启动判断电路；本发明专利技术采用小型化磁性元器件设计，从而减小电路体积；具有负载电路保护能力，当储能电容或输出负载短路时不会造成故障蔓延；不限制容性负载大小；从硬件层面防止发生磁饱和问题，增强电路可靠性。增强电路可靠性。增强电路可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种小型非隔离升压储能电路
[0001]本专利技术涉及一种储能电路，尤其涉及一种小型非隔离升压储能电路。
技术介绍
[0002]在航空应用场合的电源系统中，由于28V直流母线切换会导致用电设备短时断电，因此关键设备都有多路供电，或采用应急电源在直流母线切换期间提供能源。然而常规应急电源模块体积较大，不适用于分布式供电，为了将应急电源集成在关键用电设备处，必须减小体积。作为应急电源的一个关键模块，升压储能电路的可靠性与小型化设计尤为关键。
技术实现思路
[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种小型非隔离升压储能电路，能满足航空应用场合的高可靠性、安全性、小型化与轻量化要求。
[0004]技术方案：本专利技术在于一种小型非隔离升压储能电路，包括：预充电电路、反激式主拓扑电路、峰值电流或平均电流模式PWM控制电路、过压保护电路与启动判断电路；
[0005]所述预充电电路由二极管VD1、电阻R2组成；所述二极管VD1阳极与输入电源正极DCIN+相连，二极管VD1阴极与电阻R2一端相连，所述电阻R2另一端与第一输出电源正极DCOUT+相连。
[0006]所述反激式主拓扑电路由变压器T1、场效应晶体管V1、二极管VD2、电容C1组成；所述变压器T1原边同名端与输入电源正极DCIN+相连，变压器T1原边异名端与场效应晶体管V1漏极相连，变压器T1副边同名端与地GND相连，变压器T1副边异名端与二极管VD2阳极相连，二极管VD2阴极与输出电源正极DCOUT+相连；所述电容C1(24)正极与输出电源正极DCOUT+相连，电容C1负极与地GND相连；
[0007]所述峰值电流或平均电流模式PWM控制电路(3)由电阻R1、R3、R4，控制芯片D1组成；所述电阻R1一端与控制芯片D1的电流反馈输入端IFB相连，电阻R1的另一端与地GND相连；所述电阻R3的一端与输出电源正极DCOUT+相连，电阻R3另一端分别与电阻R4的一端、控制芯片D1的电压反馈输入端VFB同时相连，电阻R4的另一端与地GND相连；所述控制芯片D1的电流反馈输入端IFB与场效应晶体管V1源极相连，控制芯片D1的脉冲方波输出端PWM与场效应晶体管V1门极相连；
[0008]所述过压保护电路由电阻R5、R6和比较器N1组成；所述R5的一端与输出电源正极DCOUT+相连，R5的另一端分别与电阻R6的一端、比较器N1的负输入端同时相连；所述电阻R6的另一端与地GND相连；所述比较器N1的正输入端与外部基准电压VREF相连，比较器N1的输出端与控制芯片D1(34)使能端OE相连；
[0009]所述启动判断电路由电阻R7、R8和比较器N2组成；所述R7的一端与输出电源正极DCOUT+相连，R7的另一端分别与电阻R8一端、比较器N2的正输入端同时相连；所述电阻R8的另一端与地GND相连；所述比较器N2的负输入端与外部基准电压VREF相连，比较器N2的输出端与控制芯片D1使能端OE相连。
[0010]进一步的，所述上电初始阶段电容C1通过二极管VD1与电阻R2从输入电源正极DCIN+充电，当电容C1两端电压达到预设值V_set时，通过电阻R7、R8、比较器N2将控制芯片D1使能，启动反激式主拓扑电路给电容C1充电。
[0011]进一步的，所述电阻R2(12)的阻值范围为：假设DCIN+最低正常输入电压为Vmin，DCOUT+对GND的直流阻抗为Zout，则
[0012][0013]在上式的基础上，通过选择较大功率电阻或多电阻串并联的形式，保证在输出电源正极DCOUT+对地GND短路时，输入电源正极DCIN+直接加在电阻R2两端不使电阻R2过功率损坏。
[0014]进一步的，所述变压器T1可以通过降低充电功率实现小型化设计：在变压器T1原边电流最大，电容C1两端电压最小的工况下，设计变压器电感值使反激阶段电感电流下降至零；计算公式如下：
[0015]在控制芯片D1峰值电流模式PWM下，假设最大占空比限制为Dmax，开关频率为f，原边电流峰值Ip_peak,反激电路启动工作时电容C1的电压V_set，变压器T1的原边比副边匝比为N:1；其中，N可大于1也可小于1；
[0016]为保证反激电路工作在电感电流断续模式，反激阶段电感电流下降至零的时间必须小于一个周期内场效应晶体管V1的最小关断时间，则副边电感最大值由以下步骤得到：
[0017](1)由最大占空比限制与开关频率可以得出反激阶段最小时间Toff_min：
[0018][0019](2)由变压器匝比与原边电流峰值可以得出副边电流峰值Is_peak：
[0020]I
s_peak
＝N
·
I
p_peak
[0021](3)假设变压器T1副边电感值为Ls，根据启动电容电压可得到反激阶段电感电流下降至零的时间toff：
[0022][0023](4)由反激阶段电感电流下降至零的时间必须小于反激阶段的最小时间可得：
[0024][0025](5)由此得出副边最大电感值Ls_max：
[0026][0027]进一步的，所述控制芯片D1通过硬件限制输出PWM波形的最大占空比。
[0028]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：小型化磁性元器件设计，从而减小电路体积；具有负载电路保护能力，当储能电容或输出负载短路时不会造成故障
蔓延；不限制容性负载大小；从硬件层面防止发生磁饱和问题，增强电路可靠性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的原理示意图；
[0030]图2为本专利技术的电路原理图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0032]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种小型非隔离升压储能电路，包括：预充电电路1、反激式主拓扑电路2、峰值电流或平均电流模式PWM控制电路3、过压保护电路4与启动判断电路5；
[0033]所述预充电电路1由二极管VD111、电阻R212组成；所述二极管VD111阳极与输入电源正极DCIN+相连，二极管VD111阴极与电阻R212一端相连，所述电阻R212另一端与第一输出电源正极DCOUT+相连。
[0034]所述反激式主拓扑电路2由变压器T121、场效应晶体管V122、二极管VD223、电容C124组成；所述变压器T121原边同名端与输入电源正极DCIN+相连，变压器T121原边异名端与场效应晶体管V122漏极相连，变压器T121副边同名端与地GND相连，变压器T121副边异名端与二极管VD223阳极相连，二极管VD223阴极与输出电源正极DCOUT+相连；所述电容C124正极与输出电源正极DCOUT+相连，电容C121负极与地GND相连；
[0035]所述峰值电流或平均电流模式PWM控制电路3由电阻R131、R332、R433，控制芯片D134组成；所述电阻R131一端与控制芯片D134的电流反馈输入端IFB相连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小型非隔离升压储能电路，其特征在于，包括:预充电电路(1)、反激式主拓扑电路(2)、峰值电流或平均电流模式PWM控制电路(3)、过压保护电路(4)与启动判断电路(5)；所述预充电电路(1)由二极管VD1(11)、电阻R2(12)组成；所述二极管VD1(11)阳极与输入电源正极DCIN+相连，二极管VD1(11)阴极与电阻R2(12)一端相连，所述电阻R2(12)另一端与第一输出电源正极DCOUT+相连。所述反激式主拓扑电路(2)由变压器T1(21)、场效应晶体管V1(22)、二极管VD2(23)、电容C1(24)组成；所述变压器T1(21)原边同名端与输入电源正极DCIN+相连，变压器T1(21)原边异名端与场效应晶体管V1(22)漏极相连，变压器T1(21)副边同名端与地GND相连，变压器T1(21)副边异名端与二极管VD2(23)阳极相连，二极管VD2(23)阴极与输出电源正极DCOUT+相连；所述电容C1(24)正极与输出电源正极DCOUT+相连，电容C1(21)负极与地GND相连；所述峰值电流或平均电流模式PWM控制电路(3)由电阻R1(31)、R3(32)、R4(33)，控制芯片D1(34)组成；所述电阻R1(31)一端与控制芯片D1(34)的电流反馈输入端IFB相连，电阻R1(34)的另一端与地GND相连；所述电阻R3(32)的一端与输出电源正极DCOUT+相连，电阻R3(32)另一端分别与电阻R4(33)的一端、控制芯片D1(34)的电压反馈输入端VFB同时相连，电阻R4(33)的另一端与地GND相连；所述控制芯片D1(34)的电流反馈输入端IFB与场效应晶体管V1(22)源极相连，控制芯片D1(34)的脉冲方波输出端PWM与场效应晶体管V1(22)门极相连；所述过压保护电路(4)由电阻R5(41)、R6(42)和比较器N1(43)组成；所述R5(41)的一端与输出电源正极DCOUT+相连，R5(41)的另一端分别与电阻R6(42)的一端、比较器N1(43)的负输入端同时相连；所述电阻R6(42)的另一端与地GND相连；所述比较器N1(43)的正输入端与外部基准电压VREF相连，比较器N1(43)的输出端与控制芯片D1(34)使能端OE相连；所述启动判断电路(5)由电阻R7(51)、R8(52)和比较器N2(53)组成；所述R7(51)的一端与输出电源正极DCOUT+相连，R7(51)的另一端分别与电阻R8(52)的一端、比较器N2(53)的正输入端同时相连；所述电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐中行，李藩为，林浩，安星，张宇，刘启进，
申请(专利权)人：中国航发控制系统研究所，
类型：发明
国别省市：
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