[實用新型]隔離開關調節變壓器波段疊加整流輸出電路

有效

• 申請號: 201120334387.6
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN202197228U
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 胡元;毛國華;姜耀升
• 申請（專利權）人: 陜西華經微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M7/30
• 分類號: H02M7/30;H02M3/34
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術領域

本實用新型涉及模擬電子技術DC/DC變換器技術。

背景技術

隨著DC/DC變換器應用范圍越來越廣泛，對DC/DC變換器適用范圍的要求也越來越寬廣。寬輸入電壓范圍的DC/DC變換器越來越受到市場用戶的歡迎。

傳統的PWM(脈寬調制)型DC/DC變換器，采用固定匝比的變壓器，適用的輸入電壓范圍一般為一倍電壓，譬如9V～18V，或者18V～36V，或者36V～72V，如此類推。其變換器以及整流電路，見說明書附圖1。

“寬輸入電壓范圍”的DC/DC變換器，要求輸入電壓范圍更寬，譬如9V～36V，或者9V～72V，等等。這樣以來，傳統的PWM型DC/DC變換器由于受到脈寬調制范圍限制，在極限狀態(當輸入電壓處于低端而負載最重時，或輸入電壓處于高端而空載時)，DC/DC變換器脈寬調制將工作于不穩定的極限窄脈沖(接近0％)或寬脈沖(接近100％)狀態，甚至超出PWM控制范圍，導致電壓跌落或過壓的不穩壓狀況，無法正常工作。

為了解決寬輸入電壓范圍問題，一般會使用兩種方案：

方案1：級聯方案，即兩級DC/DC變換器電路級聯。前級是升壓型DC/DC變換器。

正常輸入電壓范圍時，前級直通(一般有一個二極管的壓降)，不工作；

當輸入電壓到達低端范圍時，前級啟動升壓，使后級DC/DC變換器能夠工作在正常輸入電壓范圍，保證穩壓輸出。

當然，類似地，還有降壓型前級的級聯方案，或者混合型級聯方案。

該方案的缺點，就是DC/DC變換效率低，即使兩級DC/DC變換器效率都達到90％，總的輸出也只有81％(90％×90％)。

方案2：變壓器繞組分段輸出的方案，即根據輸入電壓范圍變化波段，變壓器繞組分段接通的解決方案。主要是開關控制變壓器繞組分段輸出，見說明書附圖2。

該方案解決了效率問題，但也有一個致命缺點，就是開關轉換瞬間伴隨有電壓跳變。

跳變原因，就是轉換開關有一個斷開→閉合的過程。在這個過程中，在斷開以后，閉合以前，實際還存在了一個完全斷開的中間狀態。在這個完全斷開的中間狀態中，PWM控制也處于失控狀態。結果，在斷開瞬間和閉合瞬間，造成脈寬劇變，形成輸出電壓跳變。

另外，開關結構復雜，體積大，不利于組裝成微型DC/DC變換器，也是一個缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現階段寬輸入范圍DC/DC變換器方案的不足，提供一種隔離開關調節變壓器波段疊加整流輸出電路，無跳變、高效、可靠、微型并可實現寬輸入電壓范圍的DC/DC變換器。

本實用新型的目的主要是通過下述技術方案得以實現的：一種隔離開關調節變壓器波段疊加整流輸出電路，其特征是變壓器備用繞組與隔離開關和備用整流二極管串聯，然后與整流二極管并聯，同時也與變壓器基礎繞組形成串聯；通過隔離開關調節變壓器分段整流輸出。

其中變壓器備用繞組、隔離開關和備用整流二極管三者的串聯順序可以任意改變。

其中變壓器備用繞組也可以有兩個或兩個以上。

其中隔離開關利用光伏器件、電子繼電器或光控開關組成。本實用新型具有如下優點：

優點1：效率高。

相對于級聯式解決方案，本實用新型利用用變壓器波段控制，實際也只是單級DC/DC變換器，保證了寬輸入范圍的情況下DC/DC變換器的轉換效率。

優點2：無電壓跳變現象

寬輸入范圍DC/DC變換器用隔離開關調節變壓器波段疊加整流輸出電路，是在輸入電壓轉換到更大范圍時，開關只有一個斷開(轉入高壓范圍時)或者閉合(轉入低壓范圍時)的過程，就是說，只有一個單向開(或關)狀態的轉換過程，而不是先斷開，再閉合的兩個狀態轉換過程。這樣，就避免了傳統的斷開→閉合的控制過程中存在的完全斷開的中間狀態。

由于沒有完全斷開的中間狀態，PWM能夠持續閉環控制，就避免了電壓跳變現象。

優點3：具有很高的可靠性與穩定性

由于能夠根據根據輸入電壓波段范圍變化調整變壓器繞組(匝比)，DC/DC變換器能夠工作于PWM控制的合適范圍，從而保證了工作的可靠性與穩定性。

優點4：能夠實現微型組裝，使DC/DC變換器體積小、重量輕。