[发明专利]隔离开关调节变压器波段叠加整流输出电路

说明书

技术领域

本发明涉及模拟电子技术DC/DC变换器技术。

背景技术

随着DC/DC变换器应用范围越来越广泛，对DC/DC变换器适用范围的要求也越来越宽广。宽输入电压范围的DC/DC变换器越来越受到市场用户的欢迎。

传统的PWM(脉宽调制)型DC/DC变换器，采用固定匝比的变压器，适用的输入电压范围一般为一倍电压，譬如9V～18V，或者18V～36V，或者36V～72V，如此类推。其变换器以及整流电路，见说明书附图1。

“宽输入电压范围”的DC/DC变换器，要求输入电压范围更宽，譬如9V～36V，或者9V～72V，等等。这样以来，传统的PWM型DC/DC变换器由于受到脉宽调制范围限制，在极限状态(当输入电压处于低端而负载最重时，或输入电压处于高端而空载时)，DC/DC变换器脉宽调制将工作于不稳定的极限窄脉冲(接近0％)或宽脉冲(接近100％)状态，甚至超出PWM控制范围，导致电压跌落或过压的不稳压状况，无法正常工作。

为了解决宽输入电压范围问题，一般会使用两种方案：

方案1：级联方案，即两级DC/DC变换器电路级联。前级是升压型DC/DC变换器。

正常输入电压范围时，前级直通(一般有一个二极管的压降)，不工作；

当输入电压到达低端范围时，前级启动升压，使后级DC/DC变换器能够工作在正常输入电压范围，保证稳压输出。

当然，类似地，还有降压型前级的级联方案，或者混合型级联方案。

该方案的缺点，就是DC/DC变换效率低，即使两级DC/DC变换器效率都达到90％，总的输出也只有81％(90％×90％)。

方案2：变压器绕组分段输出的方案，即根据输入电压范围变化波段，变压器绕组分段接通的解决方案。主要是开关控制变压器绕组分段输出，见说明书附图2。

该方案解决了效率问题，但也有一个致命缺点，就是开关转换瞬间伴随有电压跳变。

跳变原因，就是转换开关有一个断开→闭合的过程。在这个过程中，在断开以后，闭合以前，实际还存在了一个完全断开的中间状态。在这个完全断开的中间状态中，PWM控制也处于失控状态。结果，在断开瞬间和闭合瞬间，造成脉宽剧变，形成输出电压跳变。

另外，开关结构复杂，体积大，不利于组装成微型DC/DC变换器，也是一个缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现阶段宽输入范围DC/DC变换器方案的不足，提供一种隔离开关调节变压器波段叠加整流输出电路，无跳变、高效、可靠、微型并可实现宽输入电压范围的DC/DC变换器。

本发明的目的主要是通过下述技术方案得以实现的：一种隔离开关调节变压器波段叠加整流输出电路，其特征是变压器备用绕组与隔离开关和备用整流二极管串联，然后与整流二极管并联，同时也与变压器基础绕组形成串联；通过隔离开关调节变压器分段整流输出。

其中变压器备用绕组、隔离开关和备用整流二极管三者的串联顺序可以任意改变。

其中变压器备用绕组也可以有两个或两个以上。

其中隔离开关利用光伏器件、电子继电器或光控开关组成。

本发明具有如下优点：

优点1：效率高。

相对于级联式解决方案，本发明利用用变压器波段控制，实际也只是单级DC/DC变换器，保证了宽输入范围的情况下DC/DC变换器的转换效率。

优点2：无电压跳变现象

宽输入范围DC/DC变换器用隔离开关调节变压器波段叠加整流输出电路，是在输入电压转换到更大范围时，开关只有一个断开(转入高压范围时)或者闭合(转入低压范围时)的过程，就是说，只有一个单向开(或关)状态的转换过程，而不是先断开，再闭合的两个状态转换过程。这样，就避免了传统的断开→闭合的控制过程中存在的完全断开的中间状态。

由于没有完全断开的中间状态，PWM能够持续闭环控制，就避免了电压跳变现象。

优点3：具有很高的可靠性与稳定性

由于能够根据根据输入电压波段范围变化调整变压器绕组(匝比)，DC/DC变换器能够工作于PWM控制的合适范围，从而保证了工作的可靠性与稳定性。

优点4：能够实现微型组装，使DC/DC变换器体积小、重量轻。

利用光伏器件组成了一种简单有效的隔离型变压器绕组波段控制开关。与一般DC/DC变换器相比，在增加了输入范围的情况下，该方案仅仅增加了两个元件，增加了变压器备用绕组，对DC/DC变换器体积影响不大。如果利用混合集成电路工艺，仍然能够实现微型组装，达到体积小、重量轻的目的。