一種具有反饋能量的功率輸出電路的制作方法
【專利摘要】一種具有反饋能量的功率輸出電路，涉及到開關電源的功率輸出電路，包括第一整流電路、濾波電容器、功率開關管和變壓器單元，220V工頻電源輸入到第一整流電路中，第一整流電路的正極與濾波電容器的正極連接后構成工作電源，電路主要由多個功率開關管和功率變換變壓器單元組成，功率變換變壓器單元由原邊線圈、能量反饋線圈和功率輸出線圈構成，多個功率開關管與功率變換變壓器單元的原邊線圈構成功率輸入回路；電路中有第二整流電路，能量反饋線圈的出線端連接到第二整流電路的交流輸入端，第二整流電路的正極連接到工作電源；功率輸出線圈與負載構成功率輸出回路。本實用新型把功率變換變壓器中漏感和分布電容所蓄積的能量反饋到工作電源中進行回收利用。
【專利說明】
一種具有反饋能量的功率輸出電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及到一種電子電路，特別涉及到一種開關電源的功率輸出電路。
【背景技術】
[0002]高頻開關電源由于去掉了工頻變壓器而具有高效率和小型化的特點，在工業生產、環保和現代通信領域得到廣泛應用。在電站鍋爐的煙氣凈化系統中或易產生粉塵的生產車間中，需使用電集塵器來除塵，在電集塵器裝置中，需要升壓型的開關電源產生靜電；在工業上應用于等離子點火、等離子體煤氣化、等離子熱解水制氫、工業有害物質處置、醫療垃圾處置、生活垃圾無害化及能源化處置的等離子體裝置中，需要升壓型的開關電源產生的高壓電進行引弧。
[0003]開關電源工作時，高頻變壓器一次側回路中的開關管交替導通或截止，使高頻變壓器的磁芯產生交變磁通，從而使高頻變壓器的二次側獲得功率輸出。由于高頻變壓器中存在漏感和分布電容，在開關管關斷瞬間，漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓，使開關器件損壞。高頻變壓器中漏感和分布電容所蓄積的是一種有害的能量，為了避免開關器件損壞，一般采用RCD吸收電路來消耗變壓器中漏感和分布電容蓄積的能量。但RCD吸收電路不僅消耗變壓器中漏感和分布電容蓄積的能量，同時也消耗變壓器的勵磁能量，因此降低了變壓器的效率和增加電能消耗。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是把功率變換變壓器中漏感和分布電容所蓄積的能量反饋到工作電源中進行回收利用，實現節省電能并且減少浪涌電流和尖峰電壓對開關器件的沖擊，提高開關電源的效率。
[0005]本實用新型的一種具有反饋能量的功率輸出電路，包括第一整流電路、濾波電容器、功率開關管和變壓器單元，220V工頻電源輸入到第一整流電路中，第一整流電路的正極與濾波電容器的正極連接后構成工作電源V+，其特征是電路主要由多個功率開關管和功率變換變壓器單元(Ta)組成，其中，功率變換變壓器單元(Ta)由原邊線圈、能量反饋線圈(W2)和功率輸出線圈(W3)構成，多個功率開關管與功率變換變壓器單元(Ta)的原邊線圈構成功率輸入回路;電路中有第二整流電路(VD2 )，能量反饋線圈(W2 )的出線端連接到第二整流電路(VD2 )的交流輸入端，第二整流電路(VD2 )的正極連接到工作電源V+;原邊線圈的輸入電流通過互感作用感應到功率輸出線圈(W3 )，功率輸出線圈(W3 )與負載構成功率輸出回路。
[0006]本實用新型中，功率開關管為二個以上，功率變換變壓器單元(Ta)的功率輸入回路為下列其中的一種結構方式:
[0007]第一種結構方式，功率開關管包括第一功率開關管(VT1)、第二功率開關管(VT2)、第三功率開關管(VT3)和第四功率開關管(VT4)，第一功率開關管(VTl)的漏極和第二功率開關管(VT2)的漏極連接到工作電源V+，第一功率開關管(VTl)的源極連接到第三功率開關管(VT3)的漏極和功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的頭端，第二功率開關管(VT2)的源極連接到第四功率開關管(VT4)的漏極和功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的尾端，第三功率開關管(VT3)的源極和第四功率開關管(VT4)的源極連接到地線；
[0008]第二種結構方式，功率開關管包括第一功率開關管(VTl)和第二功率開關管(VT2)，功率變換變壓器單元(Ta)的原邊線圈有中心抽頭，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的中心抽頭連接到工作電源V+，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的頭端連接到第一功率開關管(VTl)的漏極，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的尾端連接到第二功率開關管(VT2)的漏極，第一功率開關管(VTl)的源極和第二功率開關管(VT2)的源極連接到地線。
[0009]本實用新型中，在工作電源V+與地線之間有壓敏電阻(VR)。
[0010]本實用新型在開關電源裝置中應用，當工作頻率大于400千周時，功率變換變壓器為空心變壓器，不需使用磁芯；當工作頻率為1-400千周時，功率變換變壓器中需使用鐵氧體磁芯。
[0011]本實用新型的工作原理是:第一功率開關管(VTl)與第二功率開關管(VT2)交替導通或截止，或者第一功率開關管(VT1)、第四功率開關管(VT4)與第二功率開關管(VT2)、第三功率開關管(VT3)交替導通或截止，使功率變換變壓器單元(Ta)的功率輸出線圈(W3)產生功率輸出，由于使功率變換變壓器中存在漏感和分布電容，在功率開關管關斷瞬間，漏感和分布電容會產生浪涌電流和尖峰電壓，積蓄起能量；當功率變換變壓器中漏感和分布電容積蓄起的能量使能量反饋線圈(W2)上的電勢大于工作電源V+的電壓時，功率變換變壓器便通過能量反饋線圈(W2)向工作電源V+反饋能量，進行循環利用，同時，避免或減小浪涌電流和尖峰電壓對功率開關管的沖擊。
[0012]本實用新型的有益效果是:提供的一種具有反饋能量的功率輸出電路，把功率變換變壓器中漏感和分布電容所蓄積的能量反饋到工作電源中進行回收利用，實現節省電能，并且減少浪涌電流和尖峰電壓對功率開關管的沖擊，提尚開關電源的效率。
【附圖說明】

[0013]附圖1是本實用新型的一種具有反饋能量的功率輸出電路圖。
[0014]附圖2是本實用新型的另一種具有反饋能量的功率輸出電路圖。
[0015]附圖3是本實用新型的又一種具有反饋能量的功率輸出電路圖。
[0016]附圖4是本實用新型在超高電壓的電源裝置中應用的功率輸出電路圖。
[0017]圖中:VDl.第一整流電路，VD2.第二整流電路，VR.壓敏電阻，VTl.第一功率開關管，VT2.第二功率開關管，VT3.第三功率開關管，VT4.第四功率開關管，Cl.濾波電容器，V+.工作電源，Ta.功率變換變壓器單元，Wl-1.原邊線圈的第一繞組，W1-2.原邊線圈的第二繞組，W2.能量反饋線圈，W3.功率輸出線圈，Tb-1.第一高壓變壓器單元，Wb-1.第一初級線圈，Wc-1.第一次級高壓線圈，Tb-2.第二高壓變壓器單元，Wb-2.第二初級線圈，Wc-2.第二次級高壓線圈，Tb-n.第η高壓變壓器單元，Wb-3.第三初級線圈，Wc_3.第三次級高壓線圈，1.工頻電源第一輸入端，2.工頻電源第二輸入端，3.第一功率輸出端，4.第二功率輸出端，5.磁芯，6.第一高壓輸出端，7.第二高壓輸出端。
【具體實施方式】
[0018]實施例1圖1所示的實施方式中，一種具有反饋能量的功率輸出電路由第一整流電路、濾波電容器、第二整流電路(VD2)、功率開關管和功率變換變壓器單元(Ta)組成，其中，220V工頻電源輸入到第一整流電路中，第一整流電路的正極與濾波電容器的正極連接后構成工作電源V+，在工作電源V+與地線之間有壓敏電阻(VR);功率開關管包括第一功率開關管(VT1)、第二功率開關管(VT2)、第三功率開關管(VT3)和第四功率開關管(VT4);功率變換變壓器單元(Ta)由原邊線圈的第一繞組(W1-1)、原邊線圈的第二繞組(W1-2)、能量反饋線圈(W2)和功率輸出線圈(W3)構成，原邊線圈的第一繞組(Wl-1)與能量反饋線圈(W2)以雙線并繞方式進行繞制，原邊線圈的第二繞組(W1-2)與功率輸出線圈(W3)以雙線并繞方式進行繞制，原邊線圈的第一繞組(Wl-1)與原邊線圈的第二繞組(W1-2)進行順向連接;第一功率開關管(VTl)、第二功率開關管(VT2)、第三功率開關管(VT3)、第四功率開關管(VT4)和功率變換變壓器單元(Ta)的原邊線圈構成功率輸入回路，第一功率開關管(VTl)的漏極和第二功率開關管(VT2)的漏極連接到工作電源V+，第一功率開關管(VTl)的源極連接到第三功率開關管(VT3)的漏極和功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的頭端，第二功率開關管(VT2)的源極連接到第四功率開關管(VT4)的漏極和功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的尾端，第三功率開關管(VT3)的源極和第四功率開關管(VT4)的源極連接到地線;第二整流電路(VD2 )為全橋整流電路，能量反饋線圈(W2 )的二個出線端連接到第二整流電路(VD2 )的二個交流輸入端，第二整流電路(VD2)的正極連接到工作電源V+，第二整流電路(VD2)的負極連接到地線；原邊線圈的輸入電流通過互感作用感應到功率輸出線圈(W3)，功率輸出線圈(W3)與負載構成功率輸出回路。本實施例在開關電源裝置中應用，當工作頻率為1-400千周時，在功率變換變壓器中有磁芯(5)，磁芯(5)為二個U形鐵氧體材質的磁體對合組成，原邊線圈的第一繞組(Wl-1)和能量反饋線圈(W2)設置在一側的同一磁柱上，原邊線圈的第二繞組(W1-2)與功率輸出線圈(W3)設置在另一側的同一磁柱上。
[0019]實施例2圖2所示的實施方式中，另一種具有反饋能量的功率輸出電路是在第一實施例的基礎上，在能量反饋線圈(W2)中有中心抽頭引出，第二整流電路(VD2)為全波整流電路，能量反饋線圈(W2)中的中心抽頭連接到地線，能量反饋線圈(W2)的二個出線端連接到全波整流電路的二個整流管的陽極，全波整流電路的二個整流管的陰極連接到工作電源V+。其它結構與第一實施例的相同，不再贅述。
[0020]實施例3圖3所示的實施方式中，又一種具有反饋能量的功率輸出電路是在第一實施例的基礎上，在功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的第一繞組(Wl-1)與原邊線圈的第二繞組(W1-2)的順向連接點有中心抽頭接出，其中心抽頭連接到工作電源V+，功率開關管包括第一功率開關管(VTl)和第二功率開關管(VT2)，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的第一繞組(Wl-1)的頭端連接到第一功率開關管(VTl)的漏極，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的第二繞組(W1-2)的尾端連接到第二功率開關管(VT2)的漏極，第一功率開關管(VTl)的源極和第二功率開關管(VT2)的源極連接到地線。其它結構與第一實施例的相同，不再贅述。
[0021]實施例4圖4所示的實施方式中，是第一實施例或第三實施例的電路結構在超高電壓的電源裝置中應用的功率輸出電路，其中，功率變換變壓器單元(Ta)的結構及原邊線圈的連接方式與第一實施例或第三實施例的相同，不再贅述。本實施例中，構成負載的部件為多個高壓變壓器單元，多個高壓變壓器單元的初級線圈進行順向串聯后再連接到功率變換變壓器單元(Ta)的功率輸出線圈(W3)上，多個高壓變壓器單元的次級高壓線圈進行順向連接，工作時，高壓電分別在多個高壓變壓器單元的次級高壓線圈上產生，然后進行疊加，形成超高電壓輸出，以滿足等離子體裝置的長距離引弧的要求。
【主權項】
1.一種具有反饋能量的功率輸出電路，包括第一整流電路、濾波電容器、功率開關管和變壓器單元，220V工頻電源輸入到第一整流電路中，第一整流電路的正極與濾波電容器的正極連接后構成工作電源V+，其特征是電路主要由多個功率開關管和功率變換變壓器單元(Ta)組成，其中，功率變換變壓器單元(Ta)由原邊線圈、能量反饋線圈(W2 )和功率輸出線圈(W3)構成，多個功率開關管與功率變換變壓器單元(Ta)的原邊線圈構成功率輸入回路；電路中有第二整流電路(VD2)，能量反饋線圈(W2)的出線端連接到第二整流電路(VD2)的交流輸入端，第二整流電路(VD2)的正極連接到工作電源V+;功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的輸入電流通過互感作用感應到功率輸出線圈(W3)，功率輸出線圈(W3)與負載構成功率輸出回路。2.根據權利要求1所述的一種具有反饋能量的功率輸出電路，其特征是功率開關管為二個以上，功率變換變壓器單元(Ta)的功率輸入回路為下列其中的一種結構方式: 第一種結構方式，功率開關管包括第一功率開關管(VT1)、第二功率開關管(VT2)、第三功率開關管(VT3)和第四功率開關管(VT4)，第一功率開關管(VTl)的漏極和第二功率開關管(VT2)的漏極連接到工作電源V+，第一功率開關管(VTl)的源極連接到第三功率開關管(VT3)的漏極和功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的頭端，第二功率開關管(VT2)的源極連接到第四功率開關管(VT4)的漏極和功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的尾端，第三功率開關管(VT3)的源極和第四功率開關管(VT4)的源極連接到地線； 第二種結構方式，功率開關管包括第一功率開關管(VTl)和第二功率開關管(VT2)，功率變換變壓器單元(Ta)的原邊線圈有中心抽頭，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的中心抽頭連接到工作電源V+，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的頭端連接到第一功率開關管(VTl)的漏極，功率變換變壓器單元(Ta)原邊線圈的尾端連接到第二功率開關管(VT2)的漏極，第一功率開關管(VTl)的源極和第二功率開關管(VT2)的源極連接到地線。3.根據權利要求1所述的一種具有反饋能量的功率輸出電路，其特征是在工作電源V+與地線之間有壓敏電阻(VR)。
【文檔編號】H02M5/458GK205725476SQ201620683418
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年7月3日
【發明人】周開根
【申請人】衢州昀睿工業設計有限公司