專利名稱：一種寬輸入電壓范圍的電源模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源模塊，更具體地說，涉及一種寬輸入電壓范圍的電源模塊。
技術(shù)背景對(duì)于全球市場(chǎng)，電網(wǎng)制式繁多如歐洲和中國的220V/380V系統(tǒng)，北美有 208V，還有480V和600V。目前市場(chǎng)的電源模塊，通常是輸入電壓限于220V， 有些也可兼容110V。對(duì)于600V輸入，考慮電網(wǎng)10%的波動(dòng)，經(jīng)過整流后電壓 超過900V。在這樣高的電壓下，功率器件的選擇十分困難。直接設(shè)計(jì)寬電壓范 圍的變換器也可以實(shí)現(xiàn)。如可以采用三電平實(shí)現(xiàn)高輸入電壓，但是這樣設(shè)計(jì)器 件電流應(yīng)力需要針對(duì)低壓時(shí)考慮，電壓應(yīng)力需要按高壓考慮，成本大大增加。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種寬輸 入電壓范圍的電源模塊。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種寬輸入電壓范圍的電源模塊，包括第一、二電源輸入端、整流濾波電路、連接在所述第一、二電 源輸入端和所述整流濾波電路之間的變換電路，所述變換電路通過整流電路連 接到所述第一、二電源輸入端，所述變換電路包括第一變換器和第二變換器； 在高壓工作模式下，所述第一變換器與第二變換器串聯(lián)輸出；在低壓工作模式 下，所述第一變換器與第二變換器并聯(lián)輸出。 在本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊中，所述高壓工作模式的交流輸入電壓范圍為380V至600V，其下限可以下浮15%，其上限可以上浮10%; 所述低壓工作模式的交流輸入電壓范圍為208V至240V，其下限可以下浮15。/。， 其上限可以上浮10%。在本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊中，所述第一變換器、第二變 換器是雙管正激變換器，或者雙管反激變換器。優(yōu)選的，所述第一變換器包括第一電容C1、第一二極管D1、第二二極 管D2、第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2和第一變壓器T1;其中，所述第一電容Cl連接在所述整流電路的第一輸出端和第二輸出端 之間；所述第一二極管Dl的陽極與所述整流電路的第二輸出端連接、陰極與所 述第一變壓器T1的第一端連接；所述第二二極管D2的陽極與所述第一變壓器Tl的第二端連接、陰極與所 述整流電路的第一輸出端連接；所述第一開關(guān)管Ml的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 整流電路的第一輸出端連接、控制端連接到控制器；所述第二開關(guān)管M2的第一端與所述整流電路的第二輸出端連接、第二端 與所述第一變壓器T1的另一端連接、控制端連接到所述控制器；所述第二變換器包括第二電容C2、第三二極管D3、第四二極管D4、第 三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4和第二變壓器T2;其中，所述第二電容C2連接在所述整流電路的第一輸出端和第二輸出端 之間；所述第三二極管D3的陽極與所述整流電路的第二輸出端連接、陰極與所 述第二變壓器T2的第一端連接；所述第四二極管D4的陽極與所述第二變壓器T2的第二端連接、陰極與所述整流電路的第一輸出端連接；所述第三開關(guān)管M3的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 整流電路的第一輸出端連接、控制端連接到控制器；所述第四開關(guān)管M2的第一端與所述整流電路的第二輸出端連接、第二端 與所述第二變壓器T2的另一端連接、控制端連接到所述控制器。其中，所述第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān) 管M4是MOS管或者其它功率管。優(yōu)選的，所述第一變換器包括第一電容C1、第一二極管D1、第二二極 管D2、第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2和第一變壓器T1;其中，所述第一電容Cl的一端接所述整流電路的第一輸出端，第一電容 Cl的另一端與所述第一二極管D1的陽極、第二開關(guān)管M2的第一端接于中點(diǎn)C;所述第一二極管D1的陰極與所述第一變壓器Tl的第一端連接；所述第二二極管D2的陽極與所述第一變壓器Tl的第二端連接、陰極與所 述整流電路的第一輸出端連接；所述第一開關(guān)管Ml的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 整流電路的第一輸出端連接、控制端連接到控制器；所述第二開關(guān)管M2的第二端與所述第一變壓器T1的另一端連接、控制端 連接到所述控制器；所述第二變換器包括第二電容C2、第三二極管D3、第四二極管D4、第 三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4和第二變壓器T2;
其中，所述第二電容C2的一端接中點(diǎn)C;第二電容C2的另一端與所述第 三二極管D3的陽極、所述第四開關(guān)管M4的第一端接于所述整流電路的第二 輸出端；所述第三二極管D3的陰極與所述第二變壓器T2的第一端連接； 所述第四二極管D4的陽極與所述第二變壓器T2的第二端連接、陰極與中 點(diǎn)C連接；所述第三開關(guān)管M3的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 中點(diǎn)C連接，控制端連接到控制器；所述第四開關(guān)管M4的第二端與所述第二變壓器T2的另一端連接、控制端 連接到所述控制器。其中，所述第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān) 管M4是MOS管或者其它功率管。本發(fā)明的有益效果是，可使高壓輸入，單個(gè)變換器的輸入電壓為輸入電壓 的一半，解決了功率器件的電壓限制問題。低壓時(shí)并聯(lián)，有利于選擇電流較小 的其它功率管。功率器件損耗分散，有利于熱設(shè)計(jì)。寬電壓范圍下，輸入直流 濾波電容的利用率大大提高。更改電壓范圍僅需要使用前進(jìn)行簡單配置。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊第一實(shí)施例在低壓模式下 的電路方框圖；圖2是本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊第一實(shí)施例在高壓模式下 的電路方框圖；圖3是本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊第二實(shí)施例在低壓模式下 的電路方框圖；圖4是本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊第二實(shí)施例在高壓模式下 的電路方框圖；圖5是本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊第三實(shí)施例在低壓模式下 的電路方框圖；圖6是本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊第三實(shí)施例在高壓模式下 的電路方框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 6所示的一種寬輸入電壓范圍的電源模塊，包括第一、二電源輸入 端108、 110、整流濾波電路100、連接在所述第一、二電源輸入端108、 110 和所述整流濾波電路100之間的變換電路1，變換電路1通過整流電路連接到 第一、二電源輸入端108、 110，變換電路1包括第一變換器11和第二變換器 12;在低壓工作模式下，所述第一變換器11與第二變換器12并聯(lián)輸出；在高 壓工作模式下，所述第一變換器11與第二變換器12串聯(lián)輸出。在第一實(shí)施例 中采用反激變換電路；在第二實(shí)施例中采用正激變換電路；在第三實(shí)施例中副 邊采用雙電感。
高壓工作模式的交流輸入電壓范圍為380V至600V，其下限可以下浮15。/。， 其上限可以上浮10%;低壓工作模式的交流輸入電壓范圍為208V至240V，其 下限可以下浮15%，其上限可以上浮10%。
變換器的控制芯片，發(fā)出兩路對(duì)稱并且互差180度的PWM脈沖，分別控 制兩個(gè)變換器其它功率管開關(guān)?？刂骗h(huán)路穩(wěn)定時(shí)，兩路PWM脈沖寬度相同，
兩個(gè)正激變換器輸出功率相同，串聯(lián)模式下，輸入整流濾波電容可以實(shí)現(xiàn)均壓。圖l、 3、 5分別為第一、二、三實(shí)施例在低壓工作模式下，變換電路l中的第一、二變換器并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。其中，第一變換器ll包括第一電容C1、第一二極管D1、第二二極管D2、第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2和第一變壓 器T1;其中，所述第一電容C1連接在所述整流電路的第一輸出端118和第二 輸出端120之間；第一二極管D1的陽極與第二輸出端120連接、陰極與第一 變壓器Tl的第一端連接；第二二極管D2的陽極與第一變壓器Tl的第二端連 接、陰極與整流電路的第一輸出端118連接；第一開關(guān)管M1的第一端與變壓器的第一端連接、第二端與第一輸出端118連接、控制端連接到控制器；第二開關(guān)管M2的第一端與第二輸出端120連接、第二端與第一變壓器Tl的另一端 連接、控制端連接到控制器；第二變換器12包括第二電容C2、第三二極管 D3、第四二極管D4、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4和第二變壓器T2;其 中，第二電容C2連接在整流電路的第一輸出端118和第二輸出端120之間； 第三二極管D3的陽極與第二輸出端120連接、陰極與第二變壓器T2的第一端 連接；第四二極管D4的陽極與第二變壓器T2的第二端連接、陰極與第一輸出 端118連接；第三開關(guān)管M3的第一端與變壓器的第一端連接、第二端與第一 輸出端118連接、控制端連接到控制器；第四開關(guān)管M2的第一端與第二輸出 端120連接、第二端與第二變壓器T2的另一端連接、控制端連接到控制器。 第一開關(guān)管Ml、第二開關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4是MOS 管或者其它功率管。根據(jù)不同需要，可以對(duì)A、 B、 C、 D進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩探觼韺?shí) 現(xiàn)電壓的輸入范圍要求。短接，可以采用導(dǎo)線，也可以使用繼電器等實(shí)現(xiàn)。圖2、 4、 6分別為第一、二、三實(shí)施例在高壓工作模式下，變換電路l中 的第一、二變換器串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。其中，第一變換器ll包括第一電容C1、
第一二極管D1、第二二極管D2、第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2和第一變壓 器T1;其中，第一電容C1的一端接整流電路的第一輸出端118，第一電容C1 的另一端與所述第一二極管Dl的陽極、第二開關(guān)管M2的第一端接于中點(diǎn)C; 第一二極管D1的陰極與第一變壓器T1的第一端連接；第二二極管D2的陽極 與第一變壓器T1的第二端連接、陰極與第一輸出端118連接；第一開關(guān)管M1 的第一端與變壓器的第一端連接、第二端與第一輸出端118連接、控制端連接 到控制器；第二開關(guān)管M2的第二端與第一變壓器T1的另一端連接、控制端連 接到控制器；第二變換器12包括第二電容C2、第三二極管D3、第四二極管 D4、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4和第二變壓器T2;其中，第二電容C2 的一端接中點(diǎn)C;第二電容C2的另一端與所述第三二極管D3的陽極、第四開 關(guān)管M4的第一端接于整流電路的第二輸出端120;第三二極管D3的陰極與第 二變壓器T2的第一端連接；第四二極管D4的陽極與第二變壓器T2的第二端 連接、陰極與中點(diǎn)連接C;第三開關(guān)管M3的第一端與變壓器的第一端連接、 第二端與所述中點(diǎn)C連接，控制端連接到控制器；第四開關(guān)管M4的第二端與 第二變壓器T2的另一端連接、控制端連接到控制器。第一開關(guān)管M1、第二開 關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4是MOS管或者其它功率管。根據(jù) 不同需要，可以對(duì)A、 B、 C、 D進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩探觼韺?shí)現(xiàn)電壓的輸入范圍要求。 短接，可以采用導(dǎo)線，也可以使用繼電器等實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明是通過幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。另外， 針對(duì)特定情形或具體情況，可以對(duì)本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。 因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求 范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1、一種寬輸入電壓范圍的電源模塊，包括第一、二電源輸入端(108、110)、整流濾波電路(100)、連接在所述第一、二電源輸入端(108、110)和所述整流濾波電路(100)之間的變換電路(1)，所述變換電路(1)通過整流電路連接到所述第一、二電源輸入端(108、110)，其特征在于，所述變換電路(1)包括第一變換器(11)和第二變換器(12)；在高壓工作模式下，所述第一變換器(11)與第二變換器(12)串聯(lián)輸出；在低壓工作模式下，所述第一變換器(11)與第二變換器(12)并聯(lián)輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊，其特征在于，所述 高壓工作模式的交流輸入電壓范圍為380V至600V，其下限可以下浮15%，其 上限可以上浮10%;所述低壓工作模式的交流輸入電壓范圍為208V至240V， 其下限可以下浮15%，其上限可以上浮10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊，其特征在于，所述 第一變換器(11)、第二變換器(12)是雙管正激變換器，或者雙管反激變換器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊，其特征在 于，在低壓工作模式下，所述第一變換器(11)包括第一電容C1、第一二極 管D1、第二二極管D2、第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2和第一變壓器T1;其中，所述第一電容C1連接在所述整流電路的第一、二輸出端(118、 120) 之間；所述第一二極管D1的陽極與所述整流電路的第二輸出端(120)連接、陰 極與所述第一變壓器T1的第一端連接；所述第二二極管D2的陽極與所述第一變壓器Tl的第二端連接、陰極與所述整流電路的第一輸出端(118)連接；所述第一開關(guān)管Ml的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述整流電路的第一輸出端(118)連接、控制端連接到控制器；所述第二開關(guān)管M2的第一端與所述整流電路的第二輸出端(120)連接、第二端與所述第一變壓器Tl的第二端連接、控制端連接到所述控制器；所述第二變換器(12)包括第二電容C2、第三二極管D3、第四二極管D4、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4和第二變壓器T2;其中，所述第二電容C2連接在所述整流電路的第一、二輸出端(118、 120)之間；所述第三二極管D3的陽極與所述整流電路的第二輸出端(120)連接、陰 極與所述第二變壓器T2的第一端連接；所述第四二極管D4的陽極與所述第二變壓器T2的第二端連接、陰極與所 述整流電路的第一輸出端(118)連接；所述第三開關(guān)管M3的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 整流電路的第一輸出端(118)連接、控制端連接到控制器；所述第四開關(guān)管M4的第一端與所述整流電路的第二輸出端(120)連接、 第二端與所述第二變壓器T2的第二端連接、控制端連接到所述控制器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊，其特征在于，所述 第一開關(guān)管Ml、第二開關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4是MOS 管或者其它功率管。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊，其特征在 于，在高壓工作模式下，所述第一變換器(11)包括第一電容C1、第一二極 管D1、第二二極管D2、第一開關(guān)管M1、第二開關(guān)管M2和第一變壓器T1; 其中，所述第一電容C1的一端接所述整流電路的第一輸出端(118)，第 一電容Cl的另一端與所述第一二極管Dl的陽極、第二開關(guān)管M2的第一端接 于中點(diǎn)C;所述第一二極管D1的陰極與所述第一變壓器T1的第一端連接；所述第二二極管D2的陽極與所述第一變壓器T1的第二端連接、陰極與所 述整流電路的第一輸出端(118)連接；所述第一開關(guān)管Ml的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 整流電路的第一輸出端(118)連接、控制端連接到控制器；所述第二開關(guān)管M2的第二端與所述第一變壓器Tl的第二端連接、控制端 連接到所述控制器；所述第二變換器(12)包括第二電容C2、第三二極管D3、第四二極管 D4、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4和第二變壓器T2;其中，所述第二電容C2的一端接中點(diǎn)C;第二電容C2的另一端與所述第 三二極管D3的陽極、所述第四開關(guān)管M4的第一端接于所述整流電路的第二 輸出端(120);所述第三二極管D3的陰極與所述第二變壓器T2的第一端連接； 所述第四二極管D4的陽極與所述第二變壓器T2的第二端連接、陰極與中 點(diǎn)C連接；所述第三開關(guān)管M3的第一端與所述變壓器的第一端連接、第二端與所述 中點(diǎn)C連接，控制端連接到控制器；所述第四開關(guān)管M4的第二端與所述第二變壓器T2的第二端連接、控制端 連接到所述控制器。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬輸入電壓范圍的電源模塊，其特征在于，所述　第一開關(guān)管Ml、第二開關(guān)管M2、第三開關(guān)管M3、第四開關(guān)管M4是MOS 管或者其它功率管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種寬輸入電壓范圍的電源模塊，包括第一、二電源輸入端、整流濾波電路、連接在所述第一、二電源輸入端和所述整流濾波電路之間的變換電路，所述變換電路通過整流電路連接到所述第一、二電源輸入端，所述變換電路包括第一變換器和第二變換器；在低壓工作模式下，所述第一變換器與第二變換器并聯(lián)輸出；在高壓工作模式下，所述第一變換器與第二變換器串聯(lián)輸出。實(shí)施本發(fā)明的寬輸入電壓范圍的電源模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸入，單個(gè)變換器的輸入電壓為輸入電壓的一半，解決了功率器件的電壓限制問題。低壓時(shí)并聯(lián)，有利于選擇電流較小的其它功率管。功率器件損耗分散，有利于熱設(shè)計(jì)。寬電壓范圍下，輸入直流濾波電容的利用率大大提高。更改電壓范圍僅需要使用前進(jìn)行簡單配置。
文檔編號(hào)H02M3/28GK101399499SQ200710162358
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者劉玉偉 申請(qǐng)人:力博特公司