[发明专利]一种宽输入电压电源变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源变换器，特别涉及一种超宽输入电压范围的电源变换器。

背景技术

开关电源的技术已日趋成熟，并且得到了极为广泛的应用，然而对于新技术日新月异的今天，开关电源的发展仍需紧跟新技术的脚步。当今新技术要求开关电源具有更高的效率、更小的体积、更宽的输入电压范围，事与愿为的是在过去旧技术面前许多新需求之间是一个矛盾体，例如更宽的输入电压会给开关电源带来效率和稳定性下降等问题。在宽输入电压范围技术方面常用的方法是采用频率折返的方式进行，这种方式多应用于单级的电路拓扑，在微功率电源领域，通过这种方式可以使得开关电源的输入范围扩大到10∶1左右。然而在一些特别的场合要求电子设备具有极宽的输入电压范围例如20∶1甚至更宽的范围，且具有较大的输出功率和较高的效率时，单级电路拓扑则无法完成特定的需求。

现有技术中通过将两个或多个DC/DC变换器串联的方式来完成超宽输入电压的设计方法，则能很好地解决单级电路无法解决的问题，并且对于不同的DC/DC拓扑进行搭配更能得到不同的效果。

第一级的BOOST电路与第二级的其它DC/DC拓扑级联的方式常见于带功率因素校正PFC的中小功率开关电源中，第一级的BOOST电路工作在临界模式，配合PFC控制芯片完成功率因素校正。例如：如图1所示，中国发明专利公开说明书CN101018019A中所公开的开关电源设备，主要包括输入交流电压源A1、整流电路A2、BOOST架构的PFC升压电路A3、DC/DC变换器电路A4、负载A5和负载检测电路A31；其中，BOOST架构的PFC升压电路A3包括BOOST升压电路和控制该BOOST升压电路工作的PFC控制电路A32，DC/DC变换器电路A4由其中的DC/DC控制电路41控制开关管Qb的占空比，实现前后级电压隔离与能量传输。

该开关电源设备的目的在于通过负载检测电路A31来控制PFC控制电路A32的工作状态，从而达到提高轻载时BOOST电路工作效率的目的。在此专利中所描述的PFC电路为一BOOST架构的连接方式，BOOST电路与后一级DC/DC变换器电路在输入电压全范围内皆工作。第一级BOOST升压电路将输入电压升压到比输入电压幅度更高的电压，这从整个变换的性能来看并不具有超宽输入电压变换器的特性。

另外，一个完整的开关电源是需要供电电路给IC控制器供电的，在做窄范围输入时，常规的设计即可保证供电电路的可靠性，同样供电电路的损耗在窄范围内很小，无需作任何处理即可。但在超宽输入电压范围的电源设计中，供电电路的设计直接决定了控制电路中IC启动时间的长短，这关系到开关电源整机的响应速度。在实际设计中会遇到这样的问题：高压输入时供电电路损耗小时，低压输入启动时间则很长。使用普通的方法是采用第一级或第二级电路中的驱动信号转化为电平号或辅助供电去关断供电电路，以此来解决响应速度的问题，但这同时引入了可靠性的问题：当变换器的输出异常情况，例如第一级关断或第二级出现短路、输出过压等异常，辅助绕组和驱动信号将不再有足够的电压去驱动IC关断电路进行动作，供电电路将失效，这种情况对供电电路而言是极其危险的，特别是在变换器高压输入时极易使得供电电路烧坏。因此可靠的IC供电设计需要有一个可靠的关断电路与之配合，这是超宽输入开关变换器中新的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽输入电压电源变换器，具有高产品可靠性和更快的响应速度。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的：

一种宽输入电压电源变换器，包括BOOST升压电路、DC/DC变换器电路和控制所述BOOST升压电路工作的BOOST控制电路，直流输入电压经所述BOOST升压电路输入DC/DC变换器电路，还包括设置有供电关断基准电压的电压检测电路、供电关断电路和供电电路；直流输入电压通过供电电路为所述Boost控制电路供电，所述电压检测电路检测所述的电源变换器上的电压信号，并基于所述电压信号与所述供电关断基准电压的比较，输出逻辑电平到所述供电关断电路的控制端，控制所述供电关断电路关断所述供电电路或不动作。

作为本发明的优选实施方式，所述电压检测电路的输入端接入所述BOOST升压电路的输出端，所述电压检测电路检测所述BOOST升压电路的输出电压，并基于所述BOOST升压电路的输出电压与供电关断基准电压的比较输出所述逻辑电平。

作为本发明的一种实施方式，所述电压检测电路的输入端接入所述BOOST升压电路的输入端，所述电压检测电路检测所述直流输入电压，并基于所述直流输入电压与供电关断基准电压的比较输出所述逻辑电平。