[發明專利]XC-DC擴展形電源輸入高效率電源轉換電路

有效

• 申請號: 201210514772.8
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103001468A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 胡家培;胡民海
• 申請（專利權）人: 胡家培;胡民海
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明涉及一種電源轉換電路。

背景技術

近年來，光伏發電、風力發電、蓄電池供電等交流低壓、直流低壓供電的可再生新能源系統被廣泛使用，提高低壓新能源供電系統的供電效率、供電質量、供電可靠性勢在必行。

目前本領域公知電源轉換基本采用：

1、交流（AC）輸入，采用全波整流器把輸入交流（AC）電源整流為直流（DC）電源,再進行DC/DC轉換為直流（DC）輸出。此種方案解決了較高輸入電壓交流電源和小功率電源的轉換問題。但在低電壓交流電源輸入和大功率電源轉換時，因為AC/DC整流電路的電壓降較高，而產生很高的功耗，使電源轉換器轉換效率很低。

2、直流（DC）輸入，直接進行DC/DC轉換為直流（DC）輸出。此種方案解決了固定設備供電問題。但使用可靠性較低，尤其是在移動性設備，經常需要重新連接輸入電源的設備，一旦出現電源極性接反的情況，就會產生輸入短路事故。因此一些要求可靠性較高的設備，在轉換器輸入端加入直流定向整流電路。在低電壓直電源輸入和大功率電源轉換時，因為直流識別定向整流電路的電壓降較高，而產生很高的功耗，使電源轉換器轉換效率很低。

3、為了提高低壓供電效率、降低線路電流一般采用升壓式（BOOST）直流（DC）供電方式。升壓式（BOOST）直流（DC）供電當輸出產生短路故障，輸出電壓低于輸入電壓時BOOST電路功能失效，輸入電源直接對負載短路，大電流（大功率）系統短路保護控制難度很大。

以常規整流（識別定向）電路在輸入為低壓新能源電源為例進行說明，輸入電壓Ui=10V(AC、DC），輸入電流Ii=20A，輸入功率Pi=10×20=200W，整流（識別定向）電路壓降Ud=2V,整流（識別定向）電路耗為：Pd=2×20=40W，輸出功率Po=200-40=160W，其整流（識別定向）效率為：E=160/200=0.8，由此可見常規整流（識別定向）電路在輸入為低壓新能源電源時，功耗很大，效率很低。

發明內容

本發明提供一種XC-DC擴展形電源輸入高效率電源轉換電路，主要解決了現有低壓新能源電源轉換器功耗高、效率低、可靠性差的問題。

本發明的具體技術解決方案如下：

該XC-DC擴展形電源輸入高效率電源轉換電路包括輸入電源，所述輸入電源的輸出端分別與續流電感的輸入端和輸入電流采樣電路的輸入端連接，續流電感的輸出端與VMOS開關電路的輸入端連接，VMOS開關電路的輸入端還與控制電路的輸出端連接，VMOS開關電路的輸出端依次通過反向隔離電路和儲能濾波電路與負載連接；所述控制電路包括調寬式脈沖控制電路、驅動信號合成電路、VMOS開關驅動電路和續流電壓采樣電路，調寬式脈沖控制電路的輸入端分別與輸入電流采樣電路的輸出端和輸出電流采樣電路的輸出端連接，調寬式脈沖控制電路的輸出端與驅動信號合成電路的輸入端連接，驅動信號合成電路的輸入端還與續流電壓采樣電路的輸出端連接，驅動信號合成電路的輸出端通過VMOS開關驅動電路與VMOS開關電路的輸入端連接，續流電壓采樣電路的輸入端與VMOS開關電路的輸出端連接；所述輸出電流采樣電路的輸入端與儲能濾波電路的輸出端連接。

所述續流電感包括兩個差模對稱電感，兩個差模對稱電感分別設置在輸入電源輸出端的正端和負端上。

所述VMOS開關電路包括兩個串聯的VMOS管組，第一VMOS管組是并聯交替工作的VMOS管M1、M2，第二VMOS管組是并聯交替工作的VMOS管M3、M4，輸入電源通過續流電感依次與兩個VMOS管組在反向隔離電路輸入端之前串聯。

所述VMOS開關驅動電路包括兩個并聯的驅動器，第一驅動器的輸入端Ai、Bi與驅動信號合成電路輸出端的兩個輸出接口連接，第一驅動器的輸出端Ao、Bo與VMOS管的VMOS開關電路輸入端的一組接口連接；第二驅動器的輸入端Ai、Bi與驅動信號合成電路輸出端的另外兩個輸出接口連接，第二驅動器的輸出端Ao、Bo與開關電路輸入端的另一組接口連接。

所述驅動信號合成電路為標準兩輸入或門控制芯片，該控制芯片包括四對輸入端A1，A2，B1，B2，C1，C2，D1，D2和相應的四個輸出端Ao、Bo、Co、Do，其中輸入端A1，B1，C1，D1與調寬式脈沖控制電路的兩個輸出端連接，輸入端A2，B2，C2，D2與續流電壓采樣電路的兩個輸出端連接，輸出端Ao、Bo、Co、Do與VMOS開關驅動電路的輸入端連接。

所述調寬式脈沖控制電路為PWM控制器，PWM控制器的兩個輸出端Ao、Bo分別接至驅動信號合成電路的一組輸入端。