开关电源电路、开关电源及用电设备的制作方法-j9九游会真人

1.本技术属于电子电路技术领域，尤其涉及一种开关电源电路、开关电源及用电设备。


背景技术：

2.目前，家用储能市场正处于爆炸式增长阶段，家用储能市场的兴起可归因于设计人员能够克服系统集成和成本等重大挑战将ac/dc(alternating current/direct current，交流变换为直流)、dc/ac(direct current/alternating current，直流变换为交流)和dc/dc(direct current/direct current，直流变换为直流)等功能集成在一个系统里。兼顾电气隔离和成本，为进一步提高系统集成度、降低系统物料清单和减小外形尺寸，除需要考虑ac/dc、dc/ac和dc/dc等主功率器件的同时，也需要考虑ac/dc、dc/ac和dc/dc等主功率器件的辅助电源的设计。
3.由于反激式开关电源适用于多路输出，并且价格低廉、结构简单，是目前辅助电源的设计首选拓扑。但由于反激式开关电源的多路输出中只有一路输出具备反馈控制，其他路输出的电压会随着该路上负载的变化而变化，导致反激式开关电源的交叉调整率比较差。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种开关电源电路、开关电源及用电设备，可以解决现有的反激式开关电源交叉调整率比较差的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种开关电源电路，包括第一变压器、开关单元、反馈单元、单向导通单元和滤波单元；所述第一变压器的第一端用于与电源的正极电连接，所述第一变压器的第二端通过所述开关单元与所述电源的负极电连接，所述第一变压器的第三端与所述单向导通单元电连接，所述单向导通单元分别与所述滤波单元和所述反馈单元电连接，所述反馈单元与所述开关单元电连接，所述第一变压器的第四端与所述滤波单元电连接，其中所述第一变压器的第一端与所述第一变压器的第四端为同名端；所述开关电源电路还包括若干个正激变换单元；每个所述正激变换单元的第一输入端分别与所述第一变压器的第三端和所述单向导通单元电连接，每个所述正激变换单元的第二输入端分别与所述第一变压器的第四端和所述滤波单元电连接。
6.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关单元包括开关管；所述开关管的控制端与所述反馈单元电连接，所述开关管的第一导通端与所述第一变压器的第二端电连接，所述开关管的第二导通端用于与所述电源的负极电连接。
7.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述单向导通单元包括第一二极管；所述第一二极管的阳极分别与所述第一变压器的第三端和若干个所述正激变换单元电连接，所述第一二极管的阴极分别与所述滤波单元和所述反馈单元电连接。
8.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述滤波单元包括第一电容；所述第一电
容的第一端分别与所述单向导通单元和所述反馈单元电连接，所述第一电容的第二端分别与所述第一变压器的第四端和若干个所述正激变换单元电连接。
9.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述正激变换单元包括第二变压器、第二二极管和第二电容；所述第二变压器的第一端分别与所述第一变压器的第三端和所述单向导通单元电连接，所述第二变压器的第二端分别与所述第一变压器的第四端和所述滤波单元电连接，所述第二变压器的第三端与所述第二二极管的阳极电连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电容的第一端电连接，所述第二变压器的第四端与所述第二电容的第二端电连接，所述第二变压器的第一端与所述第二变压器的第三端为同名端。
10.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述正激变换单元还包括第三二极管；所述第三二极管的阳极分别所述第一变压器的第三端和所述单向导通单元电连接，所述第三二极管的阴极与所述第二变压器的第一端电连接。
11.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关电源电路还包括rcd吸收单元；所述rcd吸收单元分别与所述第一变压器的第一端、所述电源的正极、所述第一变压器的第二端和所述开关单元电连接；所述rcd吸收单元用于抑制所述开关单元导通或关断时引起的尖峰电压。
12.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述rcd吸收单元包括第一电阻、第三电容和第四二极管；所述第一电阻的第一端分别与所述电源的正极、所述第三电容的第一端和所述第一变压器的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第三电容的第二端和所述第四二极管的阴极电连接，所述第四二极管的阳极分别与所述第一变压器的第二端和所述开关单元电连接。
13.第二方面，本技术实施例提供了一种开关电源，包括第一方面中任一项所述的开关电源电路。
14.第三方面，本技术实施例提供了一种用电设备，包括第二方面所述的开关电源。
15.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
16.本技术实施例提供了一种开关电源电路，包括第一变压器、开关单元、反馈单元、单向导通单元和滤波单元。第一变压器的第一端用于与电源的正极电连接。第一变压器的第二端通过开关单元与电源的负极电连接。第一变压器的第三端与单向导通单元电连接。单向导通单元分别与滤波单元和反馈单元电连接。反馈单元与开关单元电连接。第一变压器的第四端与滤波单元电连接。其中第一变压器的第一端与第一变压器的第四端为同名端。开关电源电路还包括若干个正激变换单元。每个正激变换单元的第一输入端分别与第一变压器的第三端和单向导通单元电连接。每个正激变换单元的第二输入端分别与第一变压器的第四端和滤波单元电连接。
17.当开关单元关断时，第一变压器的初级线圈感应出下正上负的第三感应电压，第一变压器的次级线圈感应出上正下负的第四感应电压，单向导通单元导通，第四感应电压经过滤波单元滤波后输出第一电压。若干个正激变换单元均对第四感应电压进行变换，分别输出第一目标电压、第二目标电压、
……
、第n目标电压，其中n为大于0的自然数。反馈单元根据第一电压调整开关单元的导通时间，以使第一电压维持稳定。当第一电压维持稳定时，第四感应电压也维持稳定。由于若干个正激变换单元的第一输入端分别与第一变压器的第三端和单向导通单元电连接，若干个正激变换单元的第二输入端分别与第一变压器的
第四端和滤波单元电连接，所以若干个正激变换单元输出的第一目标电压、第二目标电压、
……
、第n目标电压也维持稳定。因此无论滤波单元的输出施加的负载如何变化，若干个正激变换单元输出的第一目标电压、第二目标电压、
……
、第n目标电压均维持稳定。
18.综上，本技术通过改变开关电源电路的拓扑结构避免了变压器绕组间漏感不匹配的问题，使开关电源电路的交叉调整率得到了提升，解决了现有的反激式开关电源交叉调整率比较差的问题。
19.可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本技术一实施例提供的开关电源电路的原理框图；
22.图2是本技术另一实施例提供的开关电源电路的原理框图；
23.图3是本技术一实施例提供的开关电源电路的电路连接示意图；
24.图4是本技术另一实施例提供的开关电源电路的电路连接示意图。
25.图中：10、单向导通单元；20、滤波单元；30、开关单元；40、反馈单元；50、正激变换单元；60、电源；70、rcd吸收单元。
具体实施方式
26.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
27.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
28.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当
…
时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0029]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是
所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0031]
现有的反激式开关电源具备多路输出，通常选取其中的一路作为主路，主路具备反馈控制，其他路作为辅路。理想情况下，主路输出的电压和辅路输出的电压满足变压器相应绕组的匝比关系，只要保持主路输出的电压稳定，则辅路输出的电压也能按照一定比例保持稳定。但实际情况中由于变压器绕组间漏感等原因，辅路输出的电压不仅会随着自身所带负载的变化而变化，也会随着其他路的负载变化而变化，这就是反激式开关电源的交叉调整率。当主路带重载，辅路带轻载时，辅路输出的电压会飘高。当主路带轻载，辅路带重载时，辅路输出的电压会拉低。反激式开关电源的拓扑结构使得反激式开关电源的交叉调整率比较差，会对拓扑中的开关管、电容的应力造成影响，有可能引起可靠性方面的问题。
[0032]
针对上述问题，本技术实施例提供了一种开关电源电路，如图1所示，开关电源电路包括第一变压器tr1、开关单元30、反馈单元40、单向导通单元10和滤波单元20。第一变压器tr1的第一端用于与电源60的正极电连接。第一变压器tr1的第二端通过开关单元30与电源60的负极电连接，电源60的负极接地。第一变压器tr1的第三端与单向导通单元10电连接。单向导通单元10分别与滤波单元20和反馈单元40电连接。反馈单元40与开关单元30电连接。第一变压器tr1的第四端与滤波单元20电连接。其中第一变压器tr1的第一端与第一变压器tr1的第四端为同名端。开关电源电路还包括若干个正激变换单元50。每个正激变换单元50的第一输入端分别与第一变压器tr1的第三端和单向导通单元10电连接。每个正激变换单元50的第二输入端分别与第一变压tr1的第四端和滤波单元20电连接。
[0033]
具体的，当开关单元30导通时，第一变压器tr1的初级线圈感应出上正下负的第一感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出下正上负的第二感应电压，单向导通单元10反向截止，此时开关电源电路没有电压输出。其中将第一变压器tr1的第一端和第三端所在的水平位置作为上，第一变压器tr1的第二端和第四端所在的水平位置作为下，第一变压器tr1的初级线圈和次级线圈的匝数比可根据实际需求进行设置。
[0034]
当开关单元30关断时，第一变压器tr1的初级线圈感应出下正上负的第三感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出上正下负的第四感应电压，单向导通单元10导通，第四感应电压经过滤波单元20滤波后输出第一电压vo。若干个正激变换单元50均对第四感应电压进行变换，分别输出第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von，其中n为大于0的自然数。反馈单元40根据第一电压调整开关单元30的导通时间，以使第一电压vo维持稳定。当第一电压vo维持稳定时，第四感应电压也维持稳定。由于若干个正激变换单元50的第一输入端分别与第一变压器tr1的第三端和单向导通单元10电连接，若干个正激变换单元50的第二输入端分别与第一变压器tr1的第四端和滤波单元20电连接，所以若干个正激变换单元50输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von也维持稳定。因此无论滤波单元20的输出施加的负载如何变化，若干个正激变换单元50输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von均维持稳定，也可以说若干个正激变换单元50均具有很低的负载调整率。
[0035]
例如当若干个正激变换单元50的输出施加的负载一定，滤波单元20的输出施加重载时，第一变压器tr1输出的功率增大，此时反馈单元40会根据第一电压vo调整开关单元30的导通时间，使第一电压vo维持稳定，进而使若干个正激变换单元50输出的第一目标电压
vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von也维持稳定。
[0036]
当若干个正激变换单元50的输出施加的负载一定，滤波单元20的输出施加轻载时，第一变压器tr1输出的功率减少，此时反馈单元40会根据第一电压vo调整开关单元30的导通时间，使第一电压vo维持稳定，进而使若干个正激变换单元50输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von也维持稳定。需要说明的是，当若干个正激变换单元50的输出施加的负载越重，拉低越严重，则第一电压vo的调整时间越快。
[0037]
当滤波单元20的输出施加的负载一定，若干个正激变换单元50的输出施加的负载增大时，第一变压器tr1输出的功率增大，此时反馈单元40会根据第一电压vo调整开关单元30的导通时间，使第一电压vo维持稳定，进而使若干个正激变换单元50输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von也维持稳定。
[0038]
当滤波单元20的输出施加的负载一定，若干个正激变换单元50的输出施加的负载减小时，第一变压器tr1输出的功率减少，此时反馈单元40会根据第一电压vo调整开关单元30的导通时间，使第一电压vo维持稳定，进而使若干个正激变换单元50输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von也维持稳定。
[0039]
综上，本技术通过改变开关电源电路的拓扑结构避免了变压器绕组间漏感不匹配的问题，使开关电源电路的交叉调整率得到了提升，解决了现有的反激式开关电源交叉调整率比较差的问题。
[0040]
示例性的，反馈单元40包括pi控制器和pwm控制器。pi控制器根据滤波单元20上的电压输出调控信号。pwm控制器根据调控信号输出相应占空比的pwm信号，进而调整开关单元30的导通时间，以使第一电压vo维持稳定。pi控制器和pwm控制器均采用现有技术实现，此处不再详细阐述。
[0041]
如图3所示，开关单元30包括开关管m。开关管m的控制端与反馈单元40电连接，开关管m的第一导通端与第一变压器tr1的第二端电连接，开关管m的第二导通端用于与电源60的负极电连接。
[0042]
具体的，当开关管m导通时，第一变压器tr1的初级线圈感应出上正下负的第一感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出下正上负的第二感应电压，单向导通单元10反向截止，此时开关电源电路没有电压输出。
[0043]
当开关管m关断时，第一变压器tr1的初级线圈感应出下正上负的第三感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出上正下负的第四感应电压，单向导通单元10导通，第四感应电压经过滤波单元20滤波后输出第一电压vo。
[0044]
示例性的，开关管m为nmos管。开关管m的控制端为nmos管的栅极。开关管m的第一导通端为nmos管的漏极。开关管m的第二导通端为nmos管的源极。
[0045]
如图3所示，单向导通单元10包括第一二极管d1。第一二极管d1的阳极分别与第一变压器tr1的第三端和若干个正激变换单元50电连接，第一二极管d1的阴极分别与滤波单元20和反馈单元40电连接。
[0046]
具体的，当开关管m导通时，第一变压器tr1的初级线圈感应出上正下负的第一感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出下正上负的第二感应电压，由于第一二极管d1的阳极处的电压为负，所以第一二极管d1反向截止，此时开关电源电路没有电压输出。
[0047]
当开关管m关断时，第一变压器tr1的初级线圈感应出下正上负的第三感应电压，
第一变压器tr1的次级线圈感应出上正下负的第四感应电压，第一二极管d1的阳极处的电压为正，第一二极管d1导通，第四感应电压经过滤波单元20滤波后输出第一电压vo。
[0048]
如图3所示，滤波单元20包括第一电容c1。第一电容c1的第一端分别与单向导通单元10和反馈单元40电连接，第一电容c1的第二端分别与第一变压器tr1的第四端和若干个正激变换单元50电连接。根据图3可知，第一电容c1的第一端分别与第一二极管d1的阴极和反馈单元40电连接。
[0049]
具体的，当开关管m导通时，第一变压器tr1的初级线圈感应出上正下负的第一感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出下正上负的第二感应电压，由于第一二极管d1的阳极处的电压为负，所以第一二极管d1反向截止，此时开关电源电路没有电压输出。
[0050]
当开关管m关断时，第一变压器tr1的初级线圈感应出下正上负的第三感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出上正下负的第四感应电压，第一二极管d1的阳极处的电压为正，第一二极管d1导通，第四感应电压经过第一电容c1滤波后输出第一电压vo。
[0051]
如图3所示，正激变换单元50包括第二变压器tr2、第二二极管d2和第二电容c2。第二变压器tr2的第一端分别与第一变压器tr1的第三端和单向导通单元10电连接，第二变压器tr2的第二端分别与第一变压器tr1的第四端和滤波单元20电连接，第二变压器tr2的第三端与第二二极管d2的阳极电连接，第二二极管d2的阴极与第二电容c2的第一端电连接，第二变压器tr2的第四端与第二电容c2的第二端电连接，第二变压器tr2的第一端与第二变压器tr2的第三端为同名端。根据图3可知，第二变压器tr2的第一端分别与第一变压器tr1的第三端和第一二极管d1的阳极电连接。第二变压器tr2的第二端分别与第一变压器tr1的第四端和第一电容c1的第二端电连接。
[0052]
具体的，当开关管m导通时，第一变压器tr1的初级线圈感应出上正下负的第一感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出下正上负的第二感应电压，由于第一二极管d1的阳极处的电压为负，所以第一二极管d1反向截止，此时开关电源电路没有电压输出。
[0053]
当开关管m关断时，第一变压器tr1的初级线圈感应出下正上负的第三感应电压，第一变压器tr1的次级线圈感应出上正下负的第四感应电压，第一二极管d1的阳极处的电压为正，第一二极管d1导通，第四感应电压经过第一电容c1滤波后输出第一电压vo。若干个第二变压器tr2均对第四感应电压进行变换，变换后的电压经过第二二极管d2，再经过第二电容c2滤波后分别输出第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von，其中n为大于0的自然数。反馈单元40根据第一电压vo调整开关管m的导通时间，以使第一电压vo维持稳定。当第一电压vo维持稳定时，第四感应电压也维持稳定。由于第二变压器tr2的第一端分别与第一变压器tr1的第三端和第一二极管d1的阳极电连接。第二变压器tr2的第二端分别与第一变压器tr1的第四端和第一电容c1的第二端电连接，所以若干个第二电容c2输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von也维持稳定。因此无论第一电容c1的输出施加的负载如何变化，若干个第二电容c2输出的第一目标电压vo1、第二目标电压vo2、
……
、第n目标电压von均维持稳定，也可以说每个正激变换单元50具有很低的负载调整率。
[0054]
需要说明的是，每个正激变换单元50中第二变压器tr2的初级线圈与次级线圈的匝数比可根据实际情况进行设置。
[0055]
为了防止各个正激变换单元50之间发生串扰，如图4所示，正激变换单元50还包括
第三二极管d3。第三二极管d3的阳极分别第一变压器tr1的第三端和单向导通单元10电连接，第三二极管d3的阴极与第二变压器tr2的第一端电连接。根据图4可知，第三二极管d3的阳极分别第一变压器tr1的第三端和第一二极管d1的阳极电连接。具体的，第三二极管d3主要起隔离作用。
[0056]
如图2所示，开关电源电路还包括rcd吸收单元70。rcd吸收单元70分别与第一变压器tr1的第一端、电源60的正极、第一变压器tr1的第二端和开关单元30电连接。
[0057]
具体的，rcd吸收单元70主要用于抑制开关单元30导通或关断时引起的尖峰电压，使开关单元30不会因为尖峰电压而损坏。
[0058]
如图4所示，rcd吸收单元70包括第一电阻r1、第三电容c3和第四二极管d4。第一电阻r1的第一端分别与电源60的正极、第三电容c3的第一端和第一变压器tr1的第一端电连接，第一电阻r1的第二端分别与第三电容c3的第二端和第四二极管d4的阴极电连接，第四二极管d4的阳极分别与第一变压器tr1的第二端和开关单元30电连接。根据图4可知，第四二极管d4的阳极分别与第一变压器tr1的第二端和开关管m的第一导通端电连接。具体的，第一电阻r1、第三电容c3和第四二极管d4用于抑制开关管m导通或关断时引起的尖峰电压，使开关管m不会因为尖峰电压而损坏。
[0059]
本技术实施例还提供了一种开关电源，包括上述所述的开关电源电路。该开关电源包括上述所述的开关电源电路，本技术通过改变开关电源电路的拓扑结构避免了变压器绕组间漏感不匹配的问题，使开关电源电路的交叉调整率得到了提升。因此本技术实施例提供的开关电源具有良好的交叉调整率。
[0060]
示例性的，开关电源可以为不间断电源、通信电源、led电源。
[0061]
本技术实施例还提供了一种用电设备，包括上述所述的开关电源。该用电设备包括上述所述的开关电源，该开关电源包括上述所述的开关电源电路，本技术通过改变开关电源电路的拓扑结构避免了变压器绕组间漏感不匹配的问题，使开关电源电路的交叉调整率得到了提升，使开关电源具有良好的交叉调整率。因此本技术实施例提供的用电设备具有良好的交叉调整率。
[0062]
示例性的，用电设备可以为光伏逆电器、充电桩、变频器、储能逆变器等。
[0063]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。