[发明专利]一种高效率低电磁干扰电源变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源，尤其指一种高效率低电磁干扰电源变换器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，对开关电源提出了诸如高效率、小型化、高功率密度以及低电磁干扰EMI等方面的要求。在开关电源的高效率的道路上，谐振软开关无疑扮演了十分重要的角色。谐振软开关技术不但很容易提高变换器效率，而且由于减小了电流和电压变化速度，对变换器的电磁干扰(EMI)性能也是十分有贡献的。变换器电磁干扰EMI的一个重要来源就是高频功率变压器，所以，对新型高频功率变压器的研究非常重要，而且将其应用于谐振软开关技术是十分有意义的。这样就从源头上减少，甚至遏止了EMI的产生，从而可以缩短研发周期，减少元件，缩小体积，降低成本。

发明内容

本发明公开了一种高效率低电磁干扰电源变换器。

为达到上述目的，本发明通过以下的技术措施来实现：一种高效率低电磁干扰电源变换器，包括前级非隔离的电压调整变换器，后级半桥谐振变换器，其特征在于还包括反馈控制电路；所述后级半桥谐振变换器主要由半桥式连接的第三、第四开关管和压电陶瓷变压器连接而成，其工作频率恒定；电源信号先通过前级非隔离的电压调整变换器转换为稳定电压后，再输入后级半桥谐振变换器，后级半桥谐振变换器相当于一个固定变压比的功率变换器，输入的稳定电压再经过压电陶瓷变压器功率变换后直接输出给负载供电；同时，压电陶瓷变压器的输出电压经采样反馈信号通过反馈控制电路直接去控制前级的非隔离电压调整变换器，使前级电压调整变换器输出的稳定电压是一个能使随着负载不同而变化的值，保持后级半桥谐振变换器工作在固定频率状态。

所述第三、第四开关管的栅极由定频率驱动电路驱动，定频率驱动电路的频率与压电陶瓷变压器的谐振频率相关，实现两个开关管处于谐振软开关工作状态，两个开关管的转换频率即为固定工作频率。

所述反馈控制电路主要包括反馈电路和PWM控制电路连接，反馈电路的反馈电压采样部分连接后级半桥谐振变换器的输出，PWM控制电路控制输出连接前级电压调整变换器，通过反馈环路控制前级电压调整变换器中开关管的占空比，实现输出的稳定电压随着负载不同而变化。

所述反馈控制电路中设有光耦隔离电路，该光耦隔离电路连接于反馈电路和PWM控制电路之间。

所述反馈控制电路中设有隔离驱动电路，该隔离驱动电路连接于PWM控制电路与前级电压调整变换器之间。

所述反馈电压采样部分电路主要包括第一分压电阻、第一二极管、第二分压电阻、滤波电容，后级半桥谐振变换器的输出端经第一分压电阻连接二极管的阳极，第一二极管的阴极一路经第二分压电阻接地，第一二极管的阴极一路经滤波电容接地，经第一二极管的单向导通特性，取得输出电压的半波，再由滤波电阻和滤波电容进行滤波从而得到可以反映输出电压信息的直流平滑电压反馈信号。

所述前级非隔离的电压调整变换器主要包括第二滤波电容、第一开关管，第二开关管、储能电感、第一充电电容，第二滤波电容连接在输入电源的输入端和电源参考端之间，第一开关管的源极连接电源输入端，第一开关管的漏极接第二开关管的源极并经储能电感连接电源参考端，第二开关管的漏极为调整变换器的电压输出端，第一开关管和第二开关管的栅极作为反馈信号输入端，第一充电电容连接在输出端和电源参考端之间。

所述前级非隔离的电压调整变换器主要包括第二滤波电容、第一开关管，续流二极管、储能电感、第一充电电容，第二滤波电容连接在输入电源的输入端和电源参考端之间，第一开关管的源极连接电源输入端，第一开关管的漏极接续流二极管的阴极并经储能电感连接电源参考端，续流二极管的阳极为调整变换器的电压输出端，第一开关管的栅极作为反馈信号输入端，第一充电电容连接在输出端和电源参考端之间。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、由于后级半桥谐振变换器一直工作在能够实现软开关的谐振频率点上，使得变换器的效率能够在不同的输入电压情况下都比较高；

2、由于在后级半桥谐振变换器中采用了压电变压器，其特点是以“电能---机械能---电能”的转换过程代替了传统的电磁耦合过程，所以从源头上减少了EMI的产生，且产品的生产效率极大提高；

3、在传统的半桥式压电陶瓷变压器变换器中，需要增加与变压器串联的外接电感，而本发明中通过反馈控制前级非隔离电压调整变换器来调整半桥电路的输入电压，使得半桥电路保持工作在固定频率状态，这样后级半桥谐振变换器省去了主要使用元器件，相应的体积缩小了，成本降低了。

附图说明