[發明專利]一種高效率低電磁干擾電源變換器

無效

• 申請號: 200910040412.7
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101582640A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 黃江劍;龔晟;張紅軍
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;G05F1/46
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司
• 代理人: 宣國華

技術領域

本發明涉及一種開關電源，尤其指一種高效率低電磁干擾電源變換器。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，對開關電源提出了諸如高效率、小型化、高功率密度以及低電磁干擾EMI等方面的要求。在開關電源的高效率的道路上，諧振軟開關無疑扮演了十分重要的角色。諧振軟開關技術不但很容易提高變換器效率，而且由于減小了電流和電壓變化速度，對變換器的電磁干擾(EMI)性能也是十分有貢獻的。變換器電磁干擾EMI的一個重要來源就是高頻功率變壓器，所以，對新型高頻功率變壓器的研究非常重要，而且將其應用于諧振軟開關技術是十分有意義的。這樣就從源頭上減少，甚至遏止了EMI的產生，從而可以縮短研發周期，減少元件，縮小體積，降低成本。

發明內容

本發明公開了一種高效率低電磁干擾電源變換器。

為達到上述目的，本發明通過以下的技術措施來實現：一種高效率低電磁干擾電源變換器，包括前級非隔離的電壓調整變換器，后級半橋諧振變換器，其特征在于還包括反饋控制電路；所述后級半橋諧振變換器主要由半橋式連接的第三、第四開關管和壓電陶瓷變壓器連接而成，其工作頻率恒定；電源信號先通過前級非隔離的電壓調整變換器轉換為穩定電壓后，再輸入后級半橋諧振變換器，后級半橋諧振變換器相當于一個固定變壓比的功率變換器，輸入的穩定電壓再經過壓電陶瓷變壓器功率變換后直接輸出給負載供電；同時，壓電陶瓷變壓器的輸出電壓經采樣反饋信號通過反饋控制電路直接去控制前級的非隔離電壓調整變換器，使前級電壓調整變換器輸出的穩定電壓是一個能使隨著負載不同而變化的值，保持后級半橋諧振變換器工作在固定頻率狀態。

所述第三、第四開關管的柵極由定頻率驅動電路驅動，定頻率驅動電路的頻率與壓電陶瓷變壓器的諧振頻率相關，實現兩個開關管處于諧振軟開關工作狀態，兩個開關管的轉換頻率即為固定工作頻率。

所述反饋控制電路主要包括反饋電路和PWM控制電路連接，反饋電路的反饋電壓采樣部分連接后級半橋諧振變換器的輸出，PWM控制電路控制輸出連接前級電壓調整變換器，通過反饋環路控制前級電壓調整變換器中開關管的占空比，實現輸出的穩定電壓隨著負載不同而變化。

所述反饋控制電路中設有光耦隔離電路，該光耦隔離電路連接于反饋電路和PWM控制電路之間。

所述反饋控制電路中設有隔離驅動電路，該隔離驅動電路連接于PWM控制電路與前級電壓調整變換器之間。

所述反饋電壓采樣部分電路主要包括第一分壓電阻、第一二極管、第二分壓電阻、濾波電容，后級半橋諧振變換器的輸出端經第一分壓電阻連接二極管的陽極，第一二極管的陰極一路經第二分壓電阻接地，第一二極管的陰極一路經濾波電容接地，經第一二極管的單向導通特性，取得輸出電壓的半波，再由濾波電阻和濾波電容進行濾波從而得到可以反映輸出電壓信息的直流平滑電壓反饋信號。

所述前級非隔離的電壓調整變換器主要包括第二濾波電容、第一開關管，第二開關管、儲能電感、第一充電電容，第二濾波電容連接在輸入電源的輸入端和電源參考端之間，第一開關管的源極連接電源輸入端，第一開關管的漏極接第二開關管的源極并經儲能電感連接電源參考端，第二開關管的漏極為調整變換器的電壓輸出端，第一開關管和第二開關管的柵極作為反饋信號輸入端，第一充電電容連接在輸出端和電源參考端之間。

所述前級非隔離的電壓調整變換器主要包括第二濾波電容、第一開關管，續流二極管、儲能電感、第一充電電容，第二濾波電容連接在輸入電源的輸入端和電源參考端之間，第一開關管的源極連接電源輸入端，第一開關管的漏極接續流二極管的陰極并經儲能電感連接電源參考端，續流二極管的陽極為調整變換器的電壓輸出端，第一開關管的柵極作為反饋信號輸入端，第一充電電容連接在輸出端和電源參考端之間。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：

1、由于后級半橋諧振變換器一直工作在能夠實現軟開關的諧振頻率點上，使得變換器的效率能夠在不同的輸入電壓情況下都比較高；

2、由于在后級半橋諧振變換器中采用了壓電變壓器，其特點是以“電能---機械能---電能”的轉換過程代替了傳統的電磁耦合過程，所以從源頭上減少了EMI的產生，且產品的生產效率極大提高；

3、在傳統的半橋式壓電陶瓷變壓器變換器中，需要增加與變壓器串聯的外接電感，而本發明中通過反饋控制前級非隔離電壓調整變換器來調整半橋電路的輸入電壓，使得半橋電路保持工作在固定頻率狀態，這樣后級半橋諧振變換器省去了主要使用元器件，相應的體積縮小了，成本降低了。

附圖說明