[实用新型]耐高压的开关电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种耐高压的开关电源。

背景技术

对于全球市场，电网制式繁多：如欧洲和中国的220V/380V系统，北美有208V，还有480和600V。目前市场的电源模块，通常是输入电压限于220VAC，有些也可以兼容110VAC。对于600C输入，考虑电网10％的波动，经过整流后电压超过900V。目前，地铁、城轨供电电压也从早期的600VDC和750VDC提高到1500VDC。

在这样高的电压下，功率器件的选择非常困难：高耐压功率MOSFET的可选产品较少，导通电阻大，导通损耗也大，这将导致变换器的效率降低；IGBT在高压的条件下，仍然有较小的饱和导通压降，因此可以减小变换器的导通损耗，但是由于IGBT存在电流拖尾现象，因此变换器的开关频率受到限制，使得变换器的变压器和输出滤波器的体积增加，很难提高变换器的功率密度，并且使用IGBT作为主功率开关器件的成本较高。为了降低变换器的开关管的电压应力，可采用多电平转换器，但是多电平转换器存在桥臂直通的危险，减低了变换器的可靠性，且控制比较复杂。近年来，一些场合采用多模块输入串联输出并联组合变换器应用于高输入电压场合，但是这种变换器存在输入分压电容均压及输出均流问题，增加了控制电路的复杂性。如何设计一种结构简单、功能齐全、适合高宽输入电压的开关电源，是本领域技术人员需要解决的问题。

经过对现有技术的检索发现：中国专利申请号200710162358.4，公开日2009-4-1，记载了一种宽输入电压范围的电源模块，该技术采用半控逆变器，低压输入时两个变换器输出并联，高压输入时两个变化器输出串联，两个变化器输入串联均压。但是该技术不能解决较高输入电压问题，也无法做到两级变换器输入电压之间均压，对参数的一致性要求过高，只要一致性较差整个设备就无法工作，也没有明确给出有关的工作原理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种耐高压开关电源模块，以克服现有技术存在的耐压问题、输入均压等问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

一种耐高压的开关电源，包括依次连接的均压电路(2)，变换电路(3)和整流输出电路(4)，均压电路(2)用于连接直流电源输入端(1)；所述均压电路(2)包括串联的至少两个分压单元；所述变换电路(3)包括一个变压器(T1)和与所述分压单元对应数量的变换器，每个变换器与分压单元对应并联；变换器构成正激变换电路或者反激变换电路；每个变换器均包括一个初级绕组；所述整流输出电路(4)的输入端连接所述变压器(T1)的一个次级绕组(N3)。

所述分压单元分为第一均压单元(21)与第二均压单元(22)，第一均压单元(21)由第一均压电阻(R1)和第一均压电容(C1)并联构成；第二均压单元(22)由第二均压电阻(R2)与第二均压电容(C2)并联构成。

所述变换器分为第一变换器(31)与第二变换器(32)，第一变换器(31)由串设的第一开关管(Q1)和第一初级绕组(N1)构成，第二变换器(32)由串设的第二开关管(Q2)和第二初级绕组(N2)构成。

所述变换电路(3)还包括与所述变换器串联的采样电阻(R3)。

所述第一初级绕组(N1)与第二初级绕组(N2)同名端一致，匝数相同；与次级绕组(N3)同名端一致时构成正激变换电路，与次级绕组(N3)同名端不一致时构成反激变换电路。

构成正激变换电路时，所述整流输出电路(4)包括第一整流二极管(D3)、第二整流二极管(D4)、续流电感(L1)、储能滤波电容(C3)和负载电阻(RL1)；构成反激变换电路时，所述整流输出电路(4)包括第一整流二极管(D3)、储能滤波电容(C3)和负载电阻(RL2)。

所述开关管为功率MOSFET。本实用新型提供的一种耐高压开关电源模块，其创新点在于：电源模块初级采用两个变换器串联的方式，即第一、第二变换器同步动作、串联输出，由于两个变换器中的变压器初级绕组属于同一变压器，若两个初级绕组匝数一致，则两个初级绕组在两个变换器中的功率MOSFET同时开通、关断时磁通量变化一致，这样就保证了两个变换器的输入电压之间的瞬时均压；两个变换器串联同步PWM的方式大大提高的电源模块的耐压性能。