一种直流-直流变换器的制作方法

一种直流
‑
直流变换器
技术领域
1.本实用新型实施例涉及电力电子技术，尤其涉及一种直流
‑
直流变换器。


背景技术：

2.随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电力设备都离不开可靠的开关电源。开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要pfc控制电路提高功率因数。开关电源可分为ac/dc及dc/dc变换器两大类。
3.现有技术中，应用于pfc控制电路的开关电源dc/dc变换器，在高输入电网电压boost主回路输出电压高达950v以上电压情况下，辅助开关电源dc/dc 变换器一般采用包括变压器等独立设计的开关电源为pfc控制电路供电，如此在匹配高输入、宽电压范围的电网会使得整个开关电源设计复杂化、增加整个开关电源的成本。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种直流
‑
直流变换器，以实现dc/dc变换器独立启动、宽电压范围输入、低成本设计。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种直流
‑
直流变换器，该直流
‑
直流变换器包括：主转换电路、供电电路、控制电路及反馈电路；
6.所述主转换电路的输入端与外部电网电连接；所述主转换电路的输出端分别与所述供电电路的第一输入端和所述反馈电路的输入端电连接，所述主转换电路的续流端与所述控制电路的接地端电连接；所述外部电网与所述供电电路的第二输入端电连接；
7.所述控制电路的电源端与所述供电电路的输出端电连接，所述控制电路的输出端与所述主转换电路的控制端电连接，所述控制电路的反馈端与所述反馈电路的输出端电连接；
8.所述主转换电路，用于将外部电网接入的高压直流电转换为低压直流电；
9.所述供电电路，用于在所述外部电网接入高压直流电时，为所述控制电路提供启动电压；还用于当所述主转换电路输出低压直流电时，为所述控制电路提供稳定工作电压；
10.所述反馈电路，用于根据所述主转换电路输出的低压直流电输出电压反馈信号至所述控制电路；
11.所述控制电路，用于根据所述反馈电路反馈的电压信号输出脉冲波信号以控制所述主转换电路的关断。
12.可选的，所述主转换电路包括第一晶体管、第一电感、第一电容及第一单向二极管；
13.所述第一晶体管的输出端与所述外部电网电连接，所述第一晶体管的输入端分别与所述第一电感的第一端和所述第一单向二极管的输出端电连接，所述第一晶体管的控制端与所述控制电路的输出端电连接，所述第一单向二极管的输出端为所述主转换电路的续
流端；
14.所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端电连接，第一电容的第二端与所述第一单向二极管的输入端电连接；所述第一电感的第二端为低压直流电输出端。
15.可选的，所述供电电路包括第一电阻、第二单向二极管及第二电容；
16.所述第一电阻的第一端与所述外部电网电连接，所述第一电阻的第二端与所述控制电路的电源端电连接；
17.所述第二单向二极管的输入端与所述主转换电路的输出端电连接，所述第二单向二极管的输出端分别与所述第二电容的第一端和所述控制电路的电源端电连接；所述第二电容的第二端与所述控制电路的接地端电连接。
18.可选的，所述供电电路还包括第三单向二极管、第二电阻及第一光耦隔离器；
19.所述第三单向二极管的输入端与所述主转换电路的输出端电连接，所述第三单向二极管的输出端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一光耦隔离器的输入端电连接，所述第一光耦隔离器的输出端分别与所述主转换电路的续流端和所述控制电路的接地端电连接。
20.可选的，所述反馈电路包括第三电阻、第四电阻、比较器、第二光耦隔离器及第五电阻；
21.所述第三电阻的第一端分别与所述主转换电路的输出端和所述第二光耦隔离器的第一端电连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端和所述比较器的输入端电连接，所述第四电阻的第二端与所述比较器的接地端电连接，所述比较器的输出端与所述第二光耦隔离器的第二端电连接，所述第二光耦隔离器的第三端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第五电阻的第二端接地，所述第二光耦隔离器的第四端与所述控制电路的稳压端电连接。
22.可选的，所述控制电路包括第三电容及第六电阻；
23.所述主转换电路还包括第七电阻；
24.所述控制电路的电流反馈端分别与所述第三电容的第一端和所述第六电阻的第一端电连接，所述第三电容的第二端接地，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端电连接，所述第七电阻的第二端与所述第一单向二极管的输出端电连接。
25.可选的，所述控制电路还包括第四电容及第八电阻；
26.所述控制电路的振荡频率端分别与所述第四电容的第一端和所述第八电阻的第一端电连接，所述第四电容的第二端接地，所述第八电阻的第二端与所述控制电路的稳压端电连接。
27.可选的，所述供电电路还包括稳压管，
28.所述稳压管的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述稳压管的第二端与所述第二电容的第二端电连接。
29.可选的，所述反馈电路还包括第五电容，
30.所述第五电容的第一端与所述第五电阻的第一端电连接，所述第五电容的第二端与所述第五电阻的第二端电连接。
31.可选的，所述主转换电路还包括第六电容；
32.所述第六电容的第一端与所述外部电网电连接，所述第六电容的第二端与所述第
一单向二极管的输入端电连接。
33.本实用新型通过主转换电路将外部电网接入的高压直流电转换为低压直流电；通过供电电路在外部电网接入高压直流电时，为控制电路提供启动电压；还当主转换电路输出低压直流电时，为控制电路提供稳定工作电压；还通过反馈电路根据主转换电路输出的低压直流电输出电压反馈信号至控制电路；控制电路则根据电压反馈信号输出脉冲波信号以控制主转换电路的关断以实现 dc/dc变换器独立启动、宽电压范围输入、低成本设计，解决了现有技术中dc/dc 变换器一般采用包括变压器等独立设计的开关电源为pfc控制电路供电，如此在匹配高输入、宽电压范围的电网会使得整个开关电源设计复杂化、增加整个开关电源的成本等问题。
附图说明
34.图1为本实用新型实施例提供的一种直流
‑
直流变换器的电路框图；
35.图2是本实用新型实施例提供的一种直流
‑
直流转换器的电路图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
37.图1为本实用新型实施例提供的一种直流
‑
直流变换器的电路框图，如图1 所示，该直流
‑
直流转换器包括主转换电路10、供电电路20、控制电路30及反馈电路40；主转换电路10的输入端与外部电网电连接；主转换电路10的输出端分别与供电电路20的第一输入端和反馈电路40的输入端电连接，主转换电路10的续流端与控制电路30的接地端电连接；外部电网与供电电路20的第二输入端电连接；控制电路30的电源端与供电电路20的输出端电连接，控制电路30的输出端与主转换电路10的控制端电连接，控制电路30的反馈端与反馈电路40的输出端电连接。主转换电路10，用于将外部电网接入的高压直流电转换为低压直流电；供电电路20，用于在外部电网接入高压直流电时，为控制电路30提供启动电压；还用于当主转换电路10输出低压直流电时，为控制电路30提供稳定工作电压；反馈电路40，用于根据主转换电路10输出的低压直流电输出电压反馈信号至控制电路30；控制电路30，用于根据反馈电路反馈的电压信号输出脉冲波信号以控制主转换电路10的关断。
38.其中，在pfc控制电路的开关电源dc/dc变换器中，主转换电路10可以将高达950v以上的高输入电网电压通过控制电路30输出的脉冲波信号控制输出稳定的低压直流电压；具体的，直流
‑
直流转换器的工作原理为：当主转换电路 10的输入端输入高压直流电时，供电电路20为控制电路30提供启动电压，控制电路30的输出端输出脉冲波信号控制主转换电路10导通的时长以使主转换电路10输出低压直流电压；当主转换电路10输出低压直流电压时，供电电路 20持续为控制电路30提供稳定工作电压；这里需要说明的是，由于主转换电路10输入端输入的高压直流电能量不固定，主转换电路10输出端输出的低压直流电压不稳定，反馈电路40则可以根据主转换电路10输出的低压直流电压实时输出反馈电压信号，控制电路30根据反馈电压信号输出不同占空比大小的脉冲波信号以控制主转换电路10输出端输出稳定的低压直流电以完成对pfc控制电路的供电，实现了dc/dc变换器独立启动、宽
电压范围输入、低成本设计，解决了现有技术中dc/dc变换器一般采用包括变压器等独立设计的开关电源为 pfc控制电路供电，如此在匹配高输入、宽电压范围的电网会使得整个开关电源设计复杂化、增加整个开关电源的成本等问题。
39.可选的，图2是本实用新型实施例提供的一种直流
‑
直流转换器的电路图，如图2所示，该主转换电路10包括第一晶体管q1、第一电感l1、第一电容c1 及第一单向二极管d1；第一晶体管q1的输入端与外部电网电连接，第一晶体管q1的输出端分别与第一电感l1的第一端和第一单向二极管d1的输出端电连接，第一晶体管q1的控制端与控制电路30的输出端电连接，第一单向二极管 d1的输出端为主转换电路10的续流端；第一电感l1的第二端与第一电容c1 的第一端电连接，第一电容c1的第二端与第一单向二极管d1的输入端电连接；第一电感l1的第二端为低压直流电输出端。
40.可选的，参照图2，供电电路20包括第一电阻r1、第二单向二极管d2及第二电容c2；第一电阻r1的第一端与外部电网电连接，第一电阻r1的第二端与控制电路30的电源端电连接；第二单向二极管d2的输入端与主转换电路10 的输出端电连接，第二单向二极管d2的输出端分别与第二电容c2的第一端和控制电路30的电源端电连接；第二电容c2的第二端与控制电路30的接地端电连接。
41.可选的，继续参照图2，供电电路20还包括第三单向二极管d3、第二电阻 r2及第一光耦隔离器u1的光发射部件u1a；第三单向二极管d3的输入端与主转换电路10的输出端电连接，第三单向二极管d3的输出端与第二电阻r2的第一端电连接，第二电阻r2的第二端与第一光耦隔离器u1的光发射部件u1a的输入端电连接，第一光耦隔离器u1的光发射部件u1a的输出端分别与主转换电路10的续流端和控制电路30的接地端电连接。
42.其中，当主转换电路10输入端 bus输入高压直流电时,高压直流电经过第一电阻r1、第二电容c2先充满电至控制电路30的电源端vcc；控制电路30启动工作，然后控制电路30的输出端out输出不同占空比大小的脉冲波信号至第一晶体管q1的控制端，控制第一晶体管q1的导通时长。当第一晶体管q1导通时，主转换电路10的输出端输出低压直流电，示例性的，输出 15v的低压直流电；低压直流电经过第二单向二极管d2及第二电容c2，持续为控制电路30 供电，如此实现了直流
‑
直流转换器的独立自供电的功能。
43.同时，当第一晶体管q1断开时，低压直流电压经过第一电容c1、第一单向二极管d1形成续流回路；为保证主转换电路10在续流阶段第一晶体管q1处于关断的状态，低压直流电经过第三单向二极管d3、第二电阻r2及第一光耦隔离器u1的的光发射部件u1a；拉低控制电路30接地端的电压，从而使得第一单向二极管d1的输出端处于零电压状态，防止了第一单向二极管d1的输出端为高电压时产生反向恢复电流导致第一晶体管q1导通产生过大的电流尖峰，即确保第一电容c1、第一单向二极管d1一直处于续流阶段，主转换电路10中第一晶体管q1断开。其中，稳压管d可以起到稳定控制电路30启动电压及工作电压的作用。其中，第一光耦隔离器u1的光接收部件u1b的输出端与控制电路30中的电压反馈端电连接。
44.由于主转换电路10中采用第一电感l1及第一电容c1控制能量的输出，如此可以实现主转换电路10的输入端输入宽范围的高压直流电压经过第一电感 l1及第一电容c1输出稳定的低压直流电，即实现了直流
‑
直流转换器的宽电压输入，与现有技术相比，主转换电路10中采用变压器实现能量输出的控制，这样主转换电路10输入端的电压范围有限，另外，宽电压范围的电网会使得整个开关电源设计复杂化、也会引起整个开关电源的成本增加等
问题。
45.其中，主转换电路10还包括第六电容c6；第六电容c6的第一端与外部电网电 bus连接，第六电容c6的第二端与第一单向二极管d1的输入端电连接。这里第六电容c6起到了滤波的作用,提高主转换电路10的可靠性。
46.可选的，继续参照图2，反馈电路40包括第三电阻r3、第四电阻r4、比较器u、第二光耦隔离器u2及第五电阻r5；第三电阻r3的第一端分别与主转换电路10的输出端和第二光耦隔离器u2的第一端电连接，第三电阻r3的第二端分别与第四电阻r4的第一端和比较器u的输入端电连接，第四电阻r4的第二端与比较器u的接地端电连接，比较器u的输出端与第二光耦隔离器u2的第二端电连接，第二光耦隔离器u2的第三端与第五电阻r5的第一端电连接，第五电阻r5的第二端接地，第二光耦隔离器u2的第四端与控制电路30的稳压端电连接。
47.其中，由于主转换电路10输入端接入的高压直流电不固定，主转换电路 10输出的低压直流电不稳定，为达到主转换电路10输出稳定的低压直流电，反馈电路40根据主转换电路10输出的低压直流电压输出反馈电压信号至控制电路30以使控制电路30输出不同大小的占空比脉冲波信号至主转换电路10以调节能量的输出；具体的，主转换电路10输出的低压直流电经过第三电阻r3 和第四电阻r4的分压，然后输入至比较器u的输入端，比较器u经过与基准电压源比较控制输出一定的电流，然后经过第二光电隔离器u2输出该电流，经过第五电阻r5将其转换为一定的电压值输出至控制电路10的反馈引脚；控制电路30当接收到该电压较小时，控制输出较大的占空比信号至主转换电路10；控制电路30当接收到该电压较大时，控制输出较小的占空比信号至主转换电路 10，如此可以调节主转换电路10输出稳定的低压直流电压。其中，控制电路 30还包括第五电容c5，第五电容c5的第一端与第五电阻r5的第一端电连接，第五电容c5的第二端与第五电阻r5的第二端电连接。这里第五电容c5起到了滤波的作用。
48.可选的，参照图2，控制电路30包括第三电容c3及第六电阻r6；主转换电路10还包括第七电阻r7；控制电路30的电流反馈端isen分别与第三电容 c3的第一端和第六电阻r6的第一端电连接，第三电容c3的第二端接地，第六电阻r6的第二端与第七电阻r7的第一端电连接，第七电阻r7的第二端与第一单向二极管d1的输出端电连接。
49.其中，当主转换电路10在续流阶段时，经过第七电阻r7及第六电阻r6输出的续流电流反馈至控制电路30以实时反馈主转换电路10在续流阶段的电流大小，以进一步调整控制电路30输出的不同占空比大小的脉冲波信号。其中，第三电容c3同样起到了滤波的作用。
50.可选的，继续参照图2，控制电路30还包括第四电容c4及第八电阻r8；控制电路30的振荡频率端rt/ct分别与第四电容c4的第一端和第八电阻r8的第一端电连接，第四电容c4的第二端接地，第八电阻r8的第二端与控制电路 30的稳压端vref电连接。其中，第四电容c4及第八电阻r8可以确定控制电路30输出的脉冲波信号的振荡频率。
51.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。