[發明專利]一種諧振式軟開關電源

有效

• 申請號: 201310589088.0
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103560685B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 黃來;方芳;羅志坤;陳紹藝;邵壯
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南節能服務有限公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/42
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及一種照明技術領域的電光源產品，特別是一種諧振式軟開關電源。

背景技術

由于開關電源的工作效率高，體積和重量較小，在電光源產品中得到了大量的應用。但傳統硬開關變換器存在以下三大缺點：1. 硬開關變換器的損耗與開關頻率成正比，從而限制了電源效率的提高，體積和重量的減小。2. 硬開關條件下會造成嚴重的電磁干擾。3. 硬開關條件下開關管容易損壞，從而降低了產品的可靠性。為解決上述技術問題，利用軟開關技術拓撲一種半橋式軟開關電源，是很好思路，然而一般軟開關變換技術必須解決以下幾個問題：1.頻率固定情況下難以直接進行電壓調整的問題。2.開關管應力較大的問題。3.L、C元件發熱的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種諧振式軟開關電源，解決現有傳統硬開關變換器存在電源效率難以提高、體積和重量難以減小、存在嚴重的電磁干擾和可靠性低的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種諧振式軟開關電源，包括功率因數校正電路，所述功率因數校正電路通過軟開關諧振主電路與輸出濾波電路連接；所述功率因數校正電路包括依次連接的交流濾波模塊、整流模塊、直流濾波模塊和功率因數校正芯片；所述軟開關諧振主電路包括依次連接的厚膜電路、軟開關諧振功率變換器、LLC輸出諧振網絡；所述厚膜電路與采樣電路連接。

所述交流濾波模塊包括三個并聯的交流濾波電容，相鄰的兩個交流濾波電容之間各接有一個電感線圈；所述整流模塊為全波整流橋；所述功率因數校正芯片型號為MC33262。

所述軟開關諧振功率變換器包括轉換電容、與所述轉換電容串聯的轉換電阻、開關變壓器，所述轉換電阻與開關變壓器初級線圈連接，所述開關變壓器兩個次級線圈分別與兩個場效應管的柵極連接；所述LLC輸出諧振網絡為串聯諧振網絡。

所述輸出濾波電路包括二極管，所述二極管接有濾波電感，所述二極管與所述濾波電感之間并聯有第一濾波電容，所述濾波電感輸出端接有與所述第一濾波電容并聯的第二濾波電容。

本發明的技術原理為：本發明在傳統硬開關變換器的電路中增加了高頻諧振網絡，其主要作用是將開關功率管工作在零電壓和零電流軟開關狀態，本發明諧振式軟開關電源的電流諧振式導通時，電流波形呈正弦波狀，導通時間快結束時，電流減為零。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發明的電路能大幅度提高開關電源的效率和產品的可靠性；電源的效率可以達到90%；可使開關管啟、閉時的損耗降為零，損耗大幅度降低，可靠性大幅度的提高，開關管應力、L、C元件發熱的問題得到了較好的解決，使得與該開關電源連用的發光器件壽命可以達到十萬小時，是常規硬開關電源的幾倍；同時本發明的軟開關電源工作時不存在電磁干擾，環保節能。

附圖說明

圖1為本發明一實施例結構框圖；

圖2為本發明一實施例電路原理圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發明一實施例包括：功率因數校正電路、軟開關諧振主電路、高頻整流輸出濾波電路。功率因數校正電路包括依次連接的交流濾波模塊、整流模塊、直流濾波模塊和功率因數校正芯片；軟開關諧振主電路包括依次連接的高頻振蕩器、軟開關諧振功率變換器、LLC輸出諧振網絡；高頻振蕩器與采樣電路連接。

功率因數校正電路的原理是：首先將220V/50HZ的交流電源，通過交流濾波、交流整流、預升壓功率因數校正、直流濾波輸出400V電壓，該電壓給軟開關諧振主電路供電。軟開關諧振主電路由厚膜電路（MK1）、軟開關諧振功率變換器、輸出諧振網絡四個單元電路組成；厚膜電路中的高頻振蕩器產生的高頻信號經厚膜電路中的電壓-頻率變換器送至軟開關諧振功率變換器進行功率放大，輸出諧振網絡對經過功率放大后的高頻電壓進行選頻輸出。采樣電路對輸出電流采樣，并將此信號反饋至軟開關諧振主電路中的電流-頻率變換器單元完成恒流控制。高頻整流輸出濾波電路對軟開關諧振主電路產生的高頻電壓進行整流濾波，最終輸出24V/10A的恒定直流。

交流濾波模塊包括三個并聯的交流濾波電容C1、C2、C3，相鄰的兩個交流濾波電容之間各接有一個電感線圈L1、L2。

如圖2所示， MC33262為功率因數校正芯片。交流電源輸入電壓范圍為188-264V,直流輸出電壓為400V，功率因數＞0.996，THD＜6％.