[發明專利]一種雙級輸入升壓型DC恒壓輸出變換器

有效

• 申請號: 201810371418.1
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108377099B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 宋玉宏;劉加松
• 申請（專利權）人: 順德職業技術學院
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 張綺麗

本發明公開一種雙級輸入升壓型DC恒壓輸出變換器，包括12V或24V低壓電源輸入、輔助電源電路、自動頻率切換電路、PWM調控電路、升壓輸出整流濾波電路，還包括電位邏輯保護電路、推挽式升壓拓撲電路、輸出恒壓自動切換電路。本發明對電位邏輯監測根據輸入母線電壓的不同狀態(欠壓、過壓、正常)進行判斷，從而通過控制PWM模塊并控制整個電路的啟停。輸出恒壓自動切換電路確保在不同輸入電壓下有安全穩定的電壓輸出。對推挽拓撲所接的高頻升壓變壓器進行了特殊的繞組分布設計，以適應兩種不同的輸入電壓。在升壓變壓器之后的自動切換的輸出恒壓電路可以確保不同輸入時有恒定的電壓輸出。

技術領域

本發明涉及恒壓輸出電路設計技術領域，尤其涉及的是一種雙級輸入升壓型DC恒壓輸出變換器。

背景技術

隨著光伏發電等綠色再生能源的興起，逆變電源應用及相關研究日益廣泛和深入。它廣泛應用于家庭、公司服務器、衛星中繼站甚至航空航天事業中。升壓電路是逆變電源的一個關鍵部分，它的工作穩定性、安全性、響應靈敏性等的關鍵指標都影響著整個逆變電源系統的正常運行。

多輸入升壓型DC恒壓輸出變換器在逆變電源中是常見的組成部分。在升壓電路中，普遍使用的方式有：Push-Pull(推挽式拓撲)、Weinberg?Circuit(溫伯格電路拓撲)、Half-Bridge(半橋式拓撲)、Full-Bridge(全橋式拓撲)等幾種，其中最為常用的是Push-Pull?(推挽式拓撲)。對于這幾種拓撲而言，輸入電壓限定在比較窄的范圍以便確保一個固定的變壓比，當輸入電壓發生較大變化時，升壓輸出部分電壓會過高，可能燒毀高壓用電部分。雖然輸出電壓過高可以通過PWM調制達到設定電壓輸出的目的，但由此會降低電源轉換效率(此時PWM驅動信號的脈沖寬度十分窄，導致電源轉換率降低)。故在多輸入開關變換器的耦合方案中，各輸入對應各自的功率轉換電路或者通過較復雜的控制電路，這樣雖然適應了不同輸入電壓時的情況，但系統方案成本較高，經濟性下降。

另一方面，為保證系統正常運行，需及時判斷輸入信號的狀態以便做出響應。以電壓信號作為輸入的，需對輸入電壓的欠壓、過壓及正常這三種工作狀態做出判斷，當檢測到輸入電壓異常，即為欠壓或過壓時，系統需停止運行或自動實施保護。多電壓等級(以下簡稱多級)輸入時也是同樣的道理，任何一路輸入處于異常，都需要啟動相應的保護措施。就多級輸入邏輯判斷而言，目前常見微控制器通過軟件設計實現功能，具有響應滯后，成本高等缺點。

檢測多級輸入電壓的狀態并進行邏輯判斷一般有兩種方法實現，即硬件電路法和單片機軟件編程法。

采用硬件電路法時，一般通過比較器對電壓信號進行比較檢測得到邏輯電位，而后將檢測得到的邏輯電位信號直接傳遞給邏輯復合電路進行邏輯判斷，得出一個實際控制信號供給電位保護電路。純硬件電路常用于單個輸入電壓狀態檢測。

采用單片機軟件編程法時，必須先通過模數轉換模塊對電壓信號進行采樣檢測，而后通過單片機軟件編程進行邏輯判斷，可以方便地進行多級輸入信號的判斷。

硬件電路法和單片機軟件編程法的響應速度同時受半導體材料及工作環境等制約因素所影響，且單片機軟件編程法還會受到單片機時鐘信號以及模數轉換模塊的轉換精度、采樣電壓范圍等制約因數的影響。

雖然半導體器件在現如今的高速發展浪潮下，器件的響應速度越來越快，但由于單片機軟件編程法相對于硬件電路法在性能上所到的受制約因素更多。故硬件電路法相比于軟件編程法，對電壓信號的直接邏輯判斷的響應更及時、更靈敏，且電位測量范圍廣、誤差范圍小，整體電路的實現成本低。而在相同性能情況下，單片機軟件編程法的響應會不如硬件電路法及時，且不易于集成化，整體電路的實現成本相對較高。

發明內容

本發明的目的在于通過研究基于推挽式拓撲的雙電壓輸入的升壓DC-DC恒壓輸出直流變換器的關鍵技術，提供一種雙級輸入升壓型DC恒壓輸出變換器，以克服現有技術所存在的不足。