[发明专利]一种电源电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源电路，特别涉及电容隔离的直流/直流变换器。

背景技术

目前在开关电源技术中绝大部分都是采用电磁变压器来实现原副边电气隔离。电磁变压器通过将两个或两个以上的绕组绕在同一磁芯上，根据电磁感应原理实现原副边电压、电流、阻抗的变化的同时达到能量传输的目的。电磁变压器具有传输功率密度大，负载调整率好等优点而被普遍应用。

但是电磁变压器的结构决定其加工的自动化水平较低，其生产加工目前还是属于劳动力密集型。因此对于一些结构极为简单的微功率电源模块，变压器工艺及其在产品制程中所占的装配环节耗时过大，使得产品的总成本升高。特别是在人工成本不断上涨的时代背景下，降低人工成本成为一个迫切需要解决的问题。

公知地，电容器能作为电气隔离器件并具有能量传输的作用，利用电感器与电容器串联产生谐振能实现输入输出隔离及能量能传输，申请号为201010287926.5的中国发明专利公开说明书、公开号为CA2141389A1的加拿大专利说明书以及公开号为CA2131689A1的加拿大专利说明书中，均公开了一种使用电容隔离的电源装置，它们所采用的能量传输方式是：通过半桥或全桥电路，控制其开关频率，在谐振网络的输入端产生一频率可调的方波信号（主要是为了实现稳定输出电压而实施频率调节用）来改变谐振网络的阻抗，从而实现输出电压的调节。但这种电容隔离方式存在缺点：这三种电源装置所采用的都是全桥或半桥形式的拓朴结构，半桥电路需要2个开关管，全桥电路需要4个开关管，且同一桥臂的两个开关管需要隔离驱动，同一桥臂的两个开关管驱动信号间需要人为地加入死区时间来防止直通现象。这样在器件数量以及控制电路的复杂程度上都大大增加，这样在一些微功率和小功率场电源场合显然是一种过设计，同时难以实现产品小型化和低成本的要求。

当前，开关电源的小型化、高效率依然是其发展方向。对于开关电源的小型化，提高其工作频率已经被证明是一个行之有效的方法，但一个最有效的方法就是减少元器件数量；而软开关技术是提高变换器效率重要手段。实际上就目前的应用来讲，对于小功率，特别是微功率电源模块，小体积相对于高效率更加重要。

众所周知，Boost拓扑为一传统的非隔离式升压电路，大多应用在中功率（70W以上）到大功率开关电源中作为前级的预稳压调节。由于该电路在不做任何改动下只能应用于对输入输出不需要进行隔离的场合，其应用范围受到了一定的限制。图1示出了传统的Boost升压电路，包括驱动电路、升压电感L1、开关管Q1、升压二极管D1和输出滤波电容C1；电压输入端Vin通过升压电感L1连接到开关管Q1的漏极，驱动电路的输出端连接到开关管Q1的栅极，开关管Q1的源极连接到电压参考端，其漏极连接到升压二极管D1的阳极，升压二极管D1的阴极通过输出滤波电容C1连接到开关管Q1的源极，输出滤波电容C1的两端为电路的输出端，负载R接在其间。值得一提的是，该输出滤波电容可以采用电解电容，也可以采用无极性电容，若采用电解电容，此时升压二极管D1的阴极要接电解电容的正极。电路的工作过程如下：开关管Q1导通期间，升压电感L1在输入电源的激励下储能，负载能量由输出滤波电容提供，开关管Q1关断期间，升压电感L1通过升压二极管D1向负载提供能量的同时给输出滤波电容C1充电，电路的工作波形如图2所示。由电路的工作过程可以得知，该传统的Boost电路拓扑只能用于升压变换，也就是说，输出电压必然大于输入电压。该传统的Boost升压电路中的开关管可以采用MOSFET或三极管实现，上述以MOSFET作说明，三极管的实现原理与之相同，不再赘述。

发明内容

本发明的目的是提供一种电源电路，它能解决上述问题，通过简单的电路结构实现电源电路原副边的电容隔离传输。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

一种电源电路，包括Boost升压电路，还包括第二电容、第三电容和第二二极管；第二电容连接在所述Boost升压电路中开关管和升压电感的连接点与所述升压二极管的阳极之间，所述升压二极管的阴极依次通过所述Boost升压电路中的输出滤波电容和第三电容连接到电压参考端，第二二极管的阴极与所述升压二极管的阳极相连接，第二二极管的阳极连接到第三电容和所述输出滤波电容的连接点。

更优的，还包括第四电容；第四电容连接在所述开关管和升压电感的连接点与电压参考端之间。

更优的，还包括第五电容；第五电容与所述升压电感相并联。