[实用新型]一种采样电路及包含该采样电路的多绕组串联变换器

说明书

本实用新型提供了一种采样电路，应用于多绕组串联变化器，采用互感器采样，多级采样共磁芯且采样共输出，或多级采样不共磁芯，多个互感输入同名端接二极管阳极后在将所有二极管阴极接在一起作为采样点。本实用新型巧妙的通过修改电流采样方式，将因开关管开关不一致或电容不均压产生错误电流波形综合，提高IC采样到的电流的准确性，增加产品可靠性；同时减小回路中的阻抗，提高产品效率，使得该电路拓扑能设计成更大功率输出的电源产品。

技术领域

本实用新型涉及一种输入电压等级较高的开关电源电路，特别涉及一种采样电路，应用于多绕组串联变换器。

背景技术

随着全球能源危机日益严重，对于清洁能源的开发和利用势在必行，因此太阳能发电迅猛发展。在光伏发电及电力传输中，控制系统的输入电压非常高，达到几千伏，常规单级电源拓扑因开关管电压应力无法满足设计需求而无法适用，因此常采用级联技术进行输入电压扩展，本申请称此类采用级联技术的变换器为多绕组串联变换器。

公知的多绕组串联变换器包括输入电路和输出电路；其中的输入电路包括至少两级，各级包括一均压单元和一初级开关单元，各级的初级开关单元相互串联，每相邻两初级开关单元之间形成绕组连接点，各级的均压单元相互串联，每相邻两均压单元之间形成均压串联点，每级的初级开关单元与均压单元并联。

每级初级开关单元包括初级绕组和开关管，各初级绕组的一端作为该初级开关单元的输入端、另一端连接该初级开关单元中的开关管的导通电流流入端，该初级开关单元中的开关管的导通电流流出端作为该初级开关单元的输出端。

首级初级开关单元的输入端连接直流电压的正电压端，中间各级的初级开关单元连接关系为前一级初级开关单元的输入端连接后一级初级开关单元的输出端，末级初级开关单元的输出端通过一采样电阻连接至直流电压的参考地。

各开关管的控制端施加同步的驱动信号，各级初级绕组同相控制且共磁芯。

图1是一种公知的具有自动均压功能的耐高压重叠式反激DC-DC变换器电路结构，在《电工技术杂志》2001年第5期的《耐高压重叠式反激DC-DC变换器设计》中详细讲解了双重叠结构，同时披露了图1，该电路结构就是本申请涉及的多绕组串联变换器，该多绕组串联变换器包括两级的均压单元和初级开关单元。

其中，第一级的均压单元，由电容C1组成；第二级的均压单元，由电容C2组成；第一级的初级开关单元包括初级绕组N1和开关管Q1，初级绕组N1的一端作为第一级初级开关单元的输入端，初级绕组N1的另一端连接开关管Q1的导通电流流入端，开关管Q1的导通电流流出端作为第一级初级开关单元的输出端。第二级的初级开关单元包括初级绕组N2、开关管Q2，初级绕组N2的一端作为第二级初级开关单元的输入端，初级绕组N2的另一端连接开关管Q2的导通电流流入端，开关管Q2的导通电流流出端作为第二级初级开关单元的输出端连接采样电阻Rcs的一端，用于连接控制IC的电流采样引脚，采样电阻Rcs的另一端用于接地。

该公知的电路结构，与一般的单端反激变换的不同之处在于，该耐高压重叠式反激变换器电路的初级绕组被分成完全相同的两部分，即初级绕组N1和初级绕组N2，初级绕组N1 和N2分别由开关管Q1和Q2来控制通断，开关管Q1和Q2的栅极施加有同步的驱动信号。这样，理想工作条件下，开关管Q1、Q2同时开通，同时关断，又因初级绕组N1、N2的一致性，第一级均压单元和第二级均压单元之间的均压串联点A的电位被均压。虽然该电路可以解决开关管电压应力过高的问题，但该电路实际应用到产品的时候，存在很多可靠性的问题。因为两个开关管的开启电压，以及两个开关管的驱动信号，不可能完美一致，存在很多不可控的差异，这势必会导致该电路结构中的功率开关管Q1、Q2的开通与关断不同步，一旦不同步，就会有如下问题：