[发明专利]一种变压器变比可调的宽范围恒功率输出切换电路

说明书

一种变压器变比可调的宽范围恒功率输出切换电路及方法。其是将高频电压输入一个变压器的初级，使该变压器的次级两端通过一个整流桥整流并经滤波电容滤波并输出，在次级线圈中间设有一个抽头使次级线圈分为上下两个绕组，且使上下绕组圈数不同，而使所述滤波电容由具有两个电容串接而成，且具有一个串接中点，将所述抽头通过一个控制开关与所述串接中点连接，通过控制开关K的通断使整流电路处于桥式整流状态或成倍压整流状态输出。实现了输出无级调压，在全范围内恒功率输出，且相比于业界流行的利用开关调节变压器变比的方案，在少用两只整流二极管的前提下，采用倍压整流方式使整流模块保持最优工作特性的显著效果及其突出的优越性。

技术领域

本发明涉及功率输出电路，尤指一种变压器变比可调的宽范围恒功率输出切换电路。

背景技术

恒功率式开关电源的特点是，当输出电压UO降低时，输出电流IO反而会增大，使二者乘积IOUO不变，输出功率PO保持恒定。这种开关电源可用作高效、快速、安全的开关电源。随着科技的发展，大功率电源变换装置应用的产品种类越来越多，而输出宽范围连续可调的恒功率电源是开关电源诸多应用领域中的一种特殊应用,因其具有输出电压可调范围宽、稳态工作点变化范围大及恒功率输出功能等特点,此类开关电源存在着占空比变化范围大、设备利用率低、体积大、成本高和效率低等问题,限制了其在工程领域中的应用。其中，现有技术存在的问题：

⑴在宽范围恒功率模块中，其输出难于覆盖全范围；

⑵存在着切换延迟的缺陷；

⑶存在着所需的驱动电路复杂、及成本高等问题；

这些问题及弊端是本领域技术人员亟待解决的问题。

为此，对于宽范围输出的场合，通常需要采用绕组切换的方式来降低变压器初级应力，同时在相同占空比或频率调节范围的情况下实现更宽的输出电压范围。

其示意图如图1所示，假设开关频率调节范围在F1至F2之间，当SS1闭合时，输出电压的调节范围为Vmin到Vmax，则当ss1断开时，根据匝比可算出，在频率调节范围不变的情况下，输出电压调节范围变化为Vmin*Ns1/(Ns1+Ns2)至Vmax*Ns1/(Ns1+Ns2)。故，通过合理地设计匝比，即可在频率调节范围不变的情况下，通过绕组切换的方式，使得整个拓扑的输出电压范围拓展为Vmin*Ns1/(Ns1+Ns2)至Vmax。

当SS1闭合时，若输出功率恒定为P，在Vmin时输出电流最大值为Imax，可计算出此时初级电流为Ipmax＝Imax*(Ns1+Ns2)/Np。当ss1断开时，最小输出电压变化为Vmin*Ns1/(Ns1+Ns2)，输出功率仍恒定为P的情况下，最大输出电流变化为P/(Vmin*Ns1/(Ns1+Ns2))＝Imax*(Ns1+Ns2)/Ns1，此时初级电流为Imax*(Ns1+Ns2)/Ns1*Ns1/Np，可以发现，初级电流最大值不变。

也就是说，通过绕组切换的方式，可以在初级最大电流不变，且占空比或开关频率调节范围也不变的情况下，拓宽输出电压范围，提升恒功率输出能力。

当输出电压范围为V1至V2时，若范围太宽，需要通过变压器次级绕组切换来实现时。

对于传统切换方式，设计时应选择切换点Vs，使得V1VsV2,同时变压器匝比应设计为Vs/Ns2＝V2/(Ns1+Ns2)。

发明内容

为解决上述问题，本发明主要目的在于，提供一种变压器变比可调的宽范围恒功率输出切换电路，其能输出无级调压，并在全范围内恒功率输出。另一目的在于提供一种借助较低的元器件需求，且能使整流模块保持最优工作特性的技术方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种变压器变比可调的宽范围恒功率输出切换电路,其包含：