[實(shí)用新型]一種電源系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720986934.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN207283409U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭啟利;王志燊;劉湘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電源系統(tǒng)，特別涉及用于高壓輸入、模塊化應(yīng)用的場合。

背景技術(shù)

在開關(guān)電源的應(yīng)用系統(tǒng)中，高壓輸入場合，如光伏電源，一般其輸入范圍寬且輸入電壓高，高壓可達(dá)到1500V甚至更高，因此需要提高后一級(jí)變換器開關(guān)管的額定電壓。而高壓MOSFET的通態(tài)電阻大，導(dǎo)致導(dǎo)通損耗大，且成本極高；有人說可以采用IGBT作為開關(guān)管，但I(xiàn)GBT飽和壓降雖小，但存在電流拖尾現(xiàn)象，限制了開關(guān)頻率的提高，不利于減小變壓器和濾波器件(電感、電容)的體積，再加上成本因素，明顯不是好的選擇。

為了解決光伏開關(guān)電源的高輸入電壓問題，有些開關(guān)電源廠家就想出了在開關(guān)電源內(nèi)部進(jìn)行功率器件的串并聯(lián)，用多個(gè)低壓功率器件來取代所需要的高壓應(yīng)用場合，但是這樣的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)電源模塊限制了用戶的選擇，一般的廠家為了減少產(chǎn)品型號(hào)的數(shù)量，都會(huì)做超寬范圍的輸入，導(dǎo)致產(chǎn)品的成本提高，但是對(duì)于客戶來說卻是冗余設(shè)計(jì)。也有人想到了組合變換器的設(shè)計(jì)思路，但是一般都是采用復(fù)雜的外部控制電路實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)復(fù)雜且應(yīng)用不夠靈活。因此，對(duì)于電源模塊廠家來說能否用標(biāo)準(zhǔn)電源模塊直接組成客戶端需要的電源系統(tǒng)是值得考慮的問題。如果可以，則可以大大減少電源生產(chǎn)公司所生產(chǎn)的電源品種，方便用戶自行設(shè)計(jì)其需要的供電系統(tǒng)。

用標(biāo)準(zhǔn)電源模塊來搭建電源系統(tǒng)，最基本的方法就是采用輸入/輸出的串并聯(lián)組合。拿兩個(gè)完全相同的電源模塊作為例子，通過采用輸入/輸出的串并聯(lián)方法，共有下列四種電源系統(tǒng)可以組合得到：

系統(tǒng)1：輸入并聯(lián)，輸出并聯(lián)的系統(tǒng)；

系統(tǒng)2：輸入串聯(lián)，輸出并聯(lián)的系統(tǒng)；

系統(tǒng)3：輸入并聯(lián)，輸出串聯(lián)的系統(tǒng)；

系統(tǒng)4：輸入串聯(lián)，輸出串聯(lián)的系統(tǒng)。

這四種系統(tǒng)中，已得到廣泛應(yīng)用的是第一種系統(tǒng)。典型的產(chǎn)品有大功率通信電源系統(tǒng)，大功率UPS系統(tǒng)等，另外三種系統(tǒng)，應(yīng)用還不多。

系統(tǒng)2中的每個(gè)模塊，從冗余性要求出發(fā)，最好相互獨(dú)立，即各自有自己的控制與供電。但各個(gè)模塊不能按單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電源一樣，做成輸出電壓的精密穩(wěn)壓，因?yàn)槟菢拥脑挘髂K在輸出端并聯(lián)后的電流，會(huì)由于模塊電壓的出廠設(shè)置值誤差，而導(dǎo)致非常大的不均，這也將導(dǎo)致各模塊在其輸入電壓上的極大不均，從而影響模塊的可靠性，甚至損壞。所以，一般不能對(duì)具有精密穩(wěn)壓的電源模塊進(jìn)行直接的輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)。

在現(xiàn)有常用的拓?fù)渲?，正激、反激均從原理上就否決了輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)系統(tǒng)的可行性。在常用的拓?fù)渲蠷oyer電路的小信號(hào)模型中的輸入阻抗為正，較為適合串并聯(lián)系統(tǒng)中，但是Royer電路用于高壓系統(tǒng)中，開關(guān)管的選取較為困難，并不適合高壓下的串并聯(lián)系統(tǒng)中。

開關(guān)電源作為其他電子設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換供給單元，其體積與靈活性也備受關(guān)注，比如大功率超薄產(chǎn)品，其高壓器件的體積以及變壓器的體積嚴(yán)重的影響了整體產(chǎn)品的高度。這里有兩種解決方式，一種是利用變壓器的串并聯(lián)形式，將功率分散在幾個(gè)變壓器中，減少變壓器的體積，從而達(dá)到減少整個(gè)開關(guān)電源體積的目的；另一種思路就是模塊的串并聯(lián)，通過幾個(gè)小功率模塊的串并聯(lián)而進(jìn)行功率拓展。但是目前市面上進(jìn)行兩個(gè)模塊的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，都需要在模塊外額外的添加均流電路，如此應(yīng)用的外部控制復(fù)雜，對(duì)于客戶來說有一定的專業(yè)限制，一些非電子專業(yè)的普通客戶無法簡單的實(shí)現(xiàn)?；蛘咄ㄟ^一些具有正阻抗特性的拓?fù)?，利用其特有自然均壓進(jìn)行原邊串聯(lián)副邊并聯(lián)。

在申請(qǐng)?zhí)枮?01621402396.3的實(shí)用新型專利中提及的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，采用的是開環(huán)控制的不對(duì)稱半橋反激變換器開關(guān)電源模塊進(jìn)行串并聯(lián)。該專利雖然可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開關(guān)電源模塊的簡單并聯(lián)，但是由于負(fù)載調(diào)整率等原因，整個(gè)系統(tǒng)的輸出電壓范圍比輸入的電壓范圍還要大，因此需要添加第二級(jí)穩(wěn)壓系統(tǒng)，這對(duì)系統(tǒng)的整體效率影響很大。該實(shí)用新型專利的電路結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3、圖4所示，其中圖1為兩個(gè)模塊直接輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為兩個(gè)模塊直接輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)并添加穩(wěn)壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為多個(gè)模塊直接輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為多個(gè)模塊直接輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)并添加穩(wěn)壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。