全文摘要
本实用新型公开了一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路，包括取能变换单元、辅助供电单元、功率输出单元、控制单元和回供单元；控制单元向功率输出单元发送第一控制信号，以触发功率输出单元输出电压。当功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，触发回供单元向辅助供电单元和控制单元供电；以及，控制单元向取能变换单元发送第二控制信号，以触发取能变换单元停止向辅助供电单元供电。本实用新型能够避免取能变换单元从功率输出单元的输入端直接取电，导致功率输出单元输入电压发散，进而引发系统整体故障的问题，提高电源系统的工作稳定性。
主设计要求
1.一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，包括：取能变换单元、辅助供电单元、功率输出单元、控制单元和回供单元；其中，所述取能变换单元的第一端与所述功率输出单元的输入端电连接，取能变换单元的第二端与所述辅助供电单元的第一端电连接，用于向所述辅助供电单元供电；所述辅助供电单元的第二端与所述功率输出单元电连接；所述控制单元与所述取能变换单元的第二端电连接，用于向所述功率输出单元发送第一控制信号，以触发所述功率输出单元输出电压；并在所述功率输出单元的输出电压达到所述回供单元的启动电压时，向所述取能变换单元发送第二控制信号，以触发所述取能变换单元停止向所述辅助供电单元供电；所述回供单元的第一端与所述功率输出单元的输出端电连接，回供单元的第二端与所述辅助供电单元的第一端和所述控制单元电连接，用于在所述功率输出单元的输出电压达到所述回供单元的启动电压时，向所述辅助供电单元和控制单元供电。
设计方案
1.一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，包括：取能变换单元、辅助供电单元、功率输出单元、控制单元和回供单元；其中，
所述取能变换单元的第一端与所述功率输出单元的输入端电连接，取能变换单元的第二端与所述辅助供电单元的第一端电连接，用于向所述辅助供电单元供电；
所述辅助供电单元的第二端与所述功率输出单元电连接；
所述控制单元与所述取能变换单元的第二端电连接，用于向所述功率输出单元发送第一控制信号，以触发所述功率输出单元输出电压；并在所述功率输出单元的输出电压达到所述回供单元的启动电压时，向所述取能变换单元发送第二控制信号，以触发所述取能变换单元停止向所述辅助供电单元供电；
所述回供单元的第一端与所述功率输出单元的输出端电连接，回供单元的第二端与所述辅助供电单元的第一端和所述控制单元电连接，用于在所述功率输出单元的输出电压达到所述回供单元的启动电压时，向所述辅助供电单元和控制单元供电。
2.根据权利要求1所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述功率输出单元包括至少两个输入串联输出并联的功率输出模块，所述取能变换单元包括至少两个与所述功率输出模块一一对应的取能变换模块，所述辅助供电单元包括至少两个与所述功率输出模块一一对应的辅助供电模块。
3.根据权利要求2所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述功率输出模块还包括输出控制子模块；
所述辅助供电模块与对应的输出控制子模块电连接，用于向对应的所述输出控制子模块供电；
所述输出控制子模块用于根据所述第一控制信号，控制所述功率输出模块的输出。
4.根据权利要求2所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述取能变换模块包括取能启动电路、取能输入电路、取能输出电路和取能变换芯片；其中，
所述取能启动电路的第一端与所述取能变换模块对应的功率输出模块的输入端电连接，所述取能启动电路的第二端与所述取能输入电路电连接，用于为所述取能变换芯片供电，以触发所述取能变换芯片向所述取能输入电路发送第三控制信号；
所述取能输入电路用于根据所述第三控制信号向所述取能输出电路输出交流电；
所述输出电路用于将所述交流电转换为直流电向对应的辅助供电模块输出。
5.根据权利要求4所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述取能输入电路与所述取能输出电路通过高频变压器耦合连接，所述取能输入电路包括所述高频变压器的第一绕组，所述取能输出电路包括所述高频变压器的第二绕组；
所述取能变换模块还包括辅助绕组电路，所述辅助绕组电路包含所述高频变压器的第三绕组；
所述辅助绕组电路，用于将所述交流电转换为直流电，为所述取能变换芯片供电。
6.根据权利要求4所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述取能启动电路包括第一开关晶体管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、储能电容、第一电阻和第二电阻；其中，
所述第一电阻的第一端与所述取能启动电路的第一端电连接，第一电阻的第二端与所述第一开关晶体管的控制端电连接，并与所述第一稳压二极管的负极电连接，所述第一稳压二极管的正极接地；
所述第二电阻的第一端与所述取能启动电路的第一端电连接，第二电阻的第二端与所述第一开关晶体管的第一端电连接，第一开关晶体管的第二端与所述储能电容的第一端电连接，并与所述取能变换芯片的电源输入端电连接，所述储能电容的第二端接地；
所述第二稳压二极管的负极与所述第一开关晶体管的第二端电连接，第二稳压二极管的正极接地。
7.根据权利要求5所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述取能输入电路包括第一输入滤波电容、第二输入滤波电容、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第一钳位二极管、第二钳位二极管和保护电阻；其中，
所述第一输入滤波电容和第二输入滤波电容并联连接在所述取能启动电路的第一端和接地端之间；
所述第二开关晶体管的第一端与所述取能启动电路的第一端电连接，第二开关晶体管的第二端与所述高频变压器的第一绕组的第一端电连接，第二开关晶体管的控制端用于接收所述第三控制信号；
所述第三开关晶体管的第一端与所述第一绕组的第二端电连接，第三开关晶体管的第二端与所述保护电阻的第一端电连接，保护电阻的第二端接地，第三开关晶体管的控制端用于接收所述第三控制信号；
所述第一钳位二极管的负极与所述第二开关晶体管的第一端电连接，第一钳位二极管的正极与所述第三开关晶体管的第一端电连接；
所述第二钳位二极管的第一端与所述第二开关晶体管的第二端电连接，第二钳位二极管的第二端与所述第三开关晶体管的第二端电连接。
8.根据权利要求5所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述取能输出电路包括整流桥、扼流线圈、输出滤波电容和负载电阻；
所述整流桥的两个输入端与所述高频变压器的第二绕组电连接，整流桥的一个输出端接地，另一个输出端与所述扼流线圈的第一端电连接，扼流线圈的第二端与对应的辅助供电模块电连接；
所述输出滤波电容、负载电阻并联连接在所述扼流线圈的第二端与接地端之间。
9.根据权利要求7所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其特征在于，所述取能变换模块还包括驱动变压器，所述驱动变压器包括第一绕组、第二绕组、第三绕组和耦合电感；
所述驱动变压器的第一绕组与所述取能变换芯片电连接，用于接收所述第三控制信号；
所述耦合电感包括第一电感、第二电感和耦合电芯，所述第一电感与第二电感通过所述耦合电芯耦合；
所述第一电感的第一端与所述第二绕组的第一端电连接，第一电感的另一端与所述第二开关晶体管的控制端电连接，所述第二绕组的第二端与所述第二开关晶体管的第二端电连接；
所述第二电感的第一端与所述第三绕组的第一端电连接，第二电感的第二端与所述第三开关晶体管的控制端电连接，所述第三绕组的第二端与所述第三开关晶体管的第二端电连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型实施例涉及电源技术，尤其涉及一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路。
背景技术
开关电源一般由功率主回路、辅助电源和控制回路组成。功率主回路主要用来给用户负载供电，而开关电源的辅助电源主要用来给功率主回路的控制电路、驱动电路或电源系统的监控电路供电。辅助电源的设计不但影响到整个电源的体积、效率、稳定性、可靠性和成本，而且还将影响到整个开关电源的设计策略。
现有的辅助电源中，取能变换模块从功率输出模块的输入端直接取电，由于功率输出模块的输入端电压变化范围较大，取能电压范围广，且易导致功率输出模块输入电压发散，进而引发系统整体故障，同时，难以寻求可靠途径实现取能变换模块输入输出端的高压隔离。
实用新型内容
本实用新型提供一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路，能够避免取能变换单元从功率输出单元的输入端直接取电，导致功率输出单元输入电压发散，进而引发系统整体故障的问题，提高直流电源的工作稳定性。
本实用新型实施例提供了一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路，包括：取能变换单元、辅助供电单元、功率输出单元、控制单元和回供单元；其中，
取能变换单元的第一端与功率输出单元的输入端电连接，取能变换单元的第二端与辅助供电单元的第一端电连接，用于向辅助供电单元供电；
辅助供电单元的第二端与功率输出单元电连接；
控制单元与取能变换单元的第二端电连接，用于向功率输出单元发送第一控制信号，以触发功率输出单元输出电压；并在功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，向取能变换单元发送第二控制信号，以触发取能变换单元停止向辅助供电单元供电；
回供单元的第一端与功率输出单元的输出端电连接，回供单元的第二端与辅助供电单元的第一端和控制单元电连接，用于在功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，向辅助供电单元和控制单元供电。
可选的，功率输出单元包括至少两个输入串联输出并联的功率输出模块，取能变换单元包括至少两个与功率输出模块一一对应的取能变换模块，辅助供电单元包括至少两个与功率输出模块一一对应的辅助供电模块。
可选的，功率输出模块还包括输出控制子模块；
辅助供电模块与对应的输出控制子模块电连接，用于向对应的输出控制子模块供电；
输出控制子模块用于根据第一控制信号，控制功率输出模块的输出。
可选的，取能变换模块包括取能启动电路、取能输入电路、取能输出电路和取能变换芯片；其中，
取能启动电路的第一端与取能变换模块对应的功率输出模块的输入端电连接，取能启动电路的第二端与取能输入电路电连接，用于为取能变换芯片供电，以触发取能变换芯片向取能输入电路发送第三控制信号；
取能输入电路用于根据第三控制信号向取能输出电路输出交流电；
输出电路用于将交流电转换为直流电向对应的辅助供电模块输出。
可选的，取能输入电路与取能输出电路通过高频变压器耦合连接，取能输入电路包括高频变压器的第一绕组，取能输出电路包括高频变压器的第二绕组；
取能变换模块还包括辅助绕组电路，辅助绕组电路包含高频变压器的第三绕组；
辅助绕组电路，用于将交流电转换为直流电，为取能变换芯片供电。
可选的，取能启动电路包括第一开关晶体管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、储能电容、第一电阻和第二电阻；其中，
第一电阻的第一端与取能启动电路的第一端电连接，第一电阻的第二端与第一开关晶体管的控制端电连接，并与第一稳压二极管的负极电连接，第一稳压二极管的正极接地；
第二电阻的第一端与取能启动电路的第一端电连接，第二电阻的第二端与第一开关晶体管的第一端电连接，第一开关晶体管的第二端与储能电容的第一端电连接，并与取能变换芯片的电源输入端电连接，储能电容的第二端接地；
第二稳压二极管的负极与第一开关晶体管的第二端电连接，第二稳压二极管的正极接地。
可选的，取能输入电路包括第一输入滤波电容、第二输入滤波电容、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第一钳位二极管、第二钳位二极管和保护电阻；其中，
第一输入滤波电容和第二输入滤波电容并联连接在取能启动电路的第一端和接地端之间；
第二开关晶体管的第一端与取能启动电路的第一端电连接，第二开关晶体管的第二端与高频变压器的第一绕组的第一端电连接，第二开关晶体管的控制端用于接收第三控制信号；
第三开关晶体管的第一端与第一绕组的第二端电连接，第三开关晶体管的第二端与保护电阻的第一端电连接，保护电阻的第二端接地，第三开关晶体管的控制端用于接收第三控制信号；
第一钳位二极管的负极与第二开关晶体管的第一端电连接，第一钳位二极管的正极与第三开关晶体管的第一端电连接；
第二钳位二极管的第一端与第二开关晶体管的第二端电连接，第二钳位二极管的第二端与第三开关晶体管的第二端电连接。
可选的，取能输出电路包括整流桥、扼流线圈、输出滤波电容和负载电阻；
整流桥的两个输入端与高频变压器的第二绕组电连接，整流桥的一个输出端接地，另一个输出端与扼流线圈的第一端电连接，扼流线圈的第二端与对应的辅助供电模块电连接；
输出滤波电容、负载电阻并联连接在扼流线圈的第二端与接地端之间。
可选的，取能变换模块还包括驱动变压器，驱动变压器包括第一绕组、第二绕组、第三绕组和耦合电感；
驱动变压器的第一绕组与取能变换芯片电连接，用于接收第三控制信号；
耦合电感包括第一电感、第二电感和耦合电芯，第一电感与第二电感通过耦合电芯耦合；
第一电感的第一端与第二绕组的第一端电连接，第一电感的另一端与第二开关晶体管的控制端电连接，第二绕组的第二端与第二开关晶体管的第二端电连接；
第二电感的第一端与第三绕组的第一端电连接，第二电感的第二端与第三开关晶体管的控制端电连接，第三绕组的第二端与第三开关晶体管的第二端电连接。
本实用新型实施例中控制单元向功率输出单元发送第一控制信号，以触发功率输出单元输出电压，当功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，触发回供单元向辅助供电单元和控制单元供电，以及控制单元向取能变换单元发送第二控制信号，以触发取能变换单元停止向辅助供电单元供电。通过回供单元从功率输出单元的输出端取电，并对辅助供电单元和控制单元供电，在功率输出单元正常输出后，控制单元控制取能变换单元停止工作，避免取能变换单元从功率输出单元的输入端直接取电，导致功率输出单元输入电压发散，进而引发系统整体故障的问题，提高电源系统的工作稳定性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的取能变换模块的电路图；
图3为本实用新型实施例中取能变换模块的驱动变压器的结构示意图；
图4为本实用新型实施例中辅助供电模块的电路图；
图5为本实用新型实施例提供的一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路的启动方法。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“电连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型实施例提供了一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路，用于高压输入低压输出的直流电源，图1为本实用新型实施例提供的一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路的结构示意图，如图1所示，该直流电源自启动电路包括取能变换单元100、辅助供电单元200、功率输出单元300、控制单元400和回供单元500。
其中，取能变换单元100的第一端与功率输出单元300的输入端电连接，取能变换单元100的第二端与辅助供电单元200的第一端电连接，功率输出单元300的输入端输入的为300-2000V的高压直流电。示例性的，取能变换单元100的第二端与低压直流母线600电连接，辅助供电单元200的第一端与低压直流母线600电连接，进而实现取能变换单元100的第二端与辅助供电单元200的第一端电连接，取能变换单元100用于从功率输出单元300的输入端取电，将高压直流电转换为辅助供电单元200所需的低压直流控制电，并通过低压直流母线600向辅助供电单元200供电。
辅助供电单元200的第二端与功率输出单元300电连接，用于为功率输出单元300中的控制器供电。
控制单元400与取能变换单元100的第二端电连接，示例性的，取能变换单元100的第二端与低压直流母线600电连接，控制单元400与低压直流母线600电连接，取能变换单元100还用于通过低压直流母线600向控制单元400供电。控制单元400上电后，向功率输出单元300的控制器发送第一控制信号，以触发功率输出单元300通过功率输出单元300的输出端对外输出电压，具体的，输出电压为48V的直流电。
回供单元500的第一端与功率输出单元300的输出端电连接，回供单元500的第二端与辅助供电单元200的第一端和控制单元400电连接，示例性的，回供单元500的第二端连接在低压直流母线600上，用于在功率输出单元300的输出端正常输出后，即功率输出单元300的输出电压达到回供单元的启动电压时，从功率输出单元300的输出端取电，并通过低压直流母线600向辅助供电单元200和控制单元400供电。
同时，控制单元400在功率输出单元300的输出电压达到回供单元500的启动电压时，向取能变换单元100发送第二控制信号，以触发取能变换单元100停止向辅助供电单元200供电。具体的，控制单元400包括用于检测功率输出单元300的输出电压的检测模块(图中未示出)，在检测到功率输出单元300的输出电压达到回供单元500的启动电压时，控制单元400向取能变换单元100发送第二控制信号，以停止取能变换单元100的工作。如此，回供单元500将功率输出单元300的输出电压回供至辅助供电单元200和控制单元，维持直流电源系统正常工作。
本实用新型实施例提供的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，通过回供单元从功率输出单元的输出端取电，将功率输出单元的输出电压回供至辅助供电单元和控制单元，维持电源系统正常工作；同时，在功率输出单元正常输出后，控制单元控制取能变换单元停止工作，避免了取能变换单元从功率输出单元的输入端直接取电，导致功率输出单元输入电压发散，进而引发系统整体故障的问题，提高电源系统的工作稳定性，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的电源系统输出电压稳定、纹波小、效率高。
可选的，功率输出单元包括至少两个输入串联输出并联的功率输出模块，取能变换单元包括至少两个与功率输出模块一一对应的取能变换模块，辅助供电单元包括至少两个与功率输出模块一一对应的辅助供电模块。示例性的，如图1所述，本实用新型实施例提供的直流电源自启动电路中，功率输出单元300包括5个功率输出模块310-350，各功率输出模块之间相互高压隔离。取能变换单元100包括与功率输出模块一一对应的5个取能变换模块110-150，辅助供电单元200包括与功率输出模块一一对应的5个辅助供电模块210-250。其中，5个功率输出模块的输入端串联，输出端并联。取能变换模块110的第一端与对应的功率输出模块310的输入端电连接，取能变换模块110的第二端与低压直流母线600电连接，辅助供电模块210的第一端与低压直流母线600电连接，辅助供电模块210的第二端与对应的功率输出模块310电连接。其他取能变换模块、辅助供电模块和功率输出模块的电连接关系与之类似，在此不再赘述。如此，可以根据电源系统输出端负载的功率需要，控制一个或多个功率输出模块对外输出，进而控制电源系统的输出功率。
可选的，如图1所示，各功率输出模块还包括输出控制子模块，如图1中311-315所示，辅助供电模块与对应的输出控制子模块电连接，用于向对应的输出控制子模块供电，输出控制子模块用于根据控制单元400发出的第一控制信号，控制对应的功率输出模块的输出，实现对每个功率输出模块单独控制，根据电源系统输出端负载的功率需要，控制一个或多个功率输出模块对外输出，进而控制电源系统的输出功率。
图2为本实用新型实施例提供的取能变换模块的电路图，如图2所示，可选的，取能变换模块包括取能启动电路A、取能输入电路B、取能输出电路C和取能变换芯片(图中未示出)。
其中，取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>与取能变换模块对应的功率输出模块的输入端电连接，取能启动电路A的第二端与取能输入电路B电连接，取能启动电路A用于为取能变换芯片供电，以触发取能变换芯片向取能输入电路B发送第三控制信号。取能输入电路B用于根据第三控制信号向取能输出电路C输出交流电，输出电路C用于将交流电转换为直流电向对应的辅助供电模块输出。
可选的，取能输入电路B与取能输出电路C通过高频变压器T1耦合连接，取能输入电路B包括高频变压器T1的第一绕组W11，取能输出电路C包括高频变压器T1的第二绕组W12。取能变换模块还包括辅助绕组电路D，辅助绕组电路D包含高频变压器T1的第三绕组W13，辅助绕组电路D用于将交流电转换为直流电，为取能变换芯片供电，同时，取能启动电路A停止工作。为实现电源输入高压与控制电压的隔离，第一绕组W11、第二绕组W12和第三绕组W13均采用高压线进行绕制，且采用高耐压材料进行填充。
继续参考图2，可选的，取能启动电路A包括第一开关晶体管SW1、第一稳压二极管VD1、第二稳压二极管VD2、储能电容C0、第一电阻RT<\/sub>和第二电阻RST<\/sub>，其中RST<\/sub>的阻值远小于RT<\/sub>。
其中，第一电阻RT<\/sub>的第一端与取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>电连接，取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>和第一电阻RT<\/sub>的第一端之间还依次连接有保险开关FUSE和整流二极管VD0，第一电阻RT<\/sub>的第二端与第一开关晶体管SW1的控制端电连接，并与第一稳压二极管VD1的负极电连接，第一稳压二极管VD1的正极接地。
第二电阻RST<\/sub>的第一端与取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>电连接，第二电阻RST<\/sub>的第二端与第一开关晶体管SW1的第一端电连接，第一开关晶体管SW1的第二端与储能电容C0的第一端电连接，并与取能变换芯片的电源输入端Vcc电连接，储能电容C0的第二端接地。
第二稳压二极管VD2的负极与第一开关晶体管SW1的第二端电连接，第二稳压二极管VD2的正极接地。
可选的，取能输入电路B包括第一输入滤波电容C1、第二输入滤波电容C2、第二开关晶体管SW2、第三开关晶体管SW3、第一钳位二极管VD3、第二钳位二极管VD4和保护电阻R1。
其中，第一输入滤波电容C1和第二输入滤波电容C2并联连接在取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>和接地端GND之间，接地端GND接地。
第二开关晶体管SW2的第一端与取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>电连接，第二开关晶体管SW2的第二端与第一绕组W11的第一端电连接，第二开关晶体管SW2的控制端用于接收取能变换芯片发出的第三控制信号。
第三开关晶体管SW3的第一端与第一绕组W11的第二端电连接，第三开关晶体管SW3的第二端与保护电阻R1的第一端电连接，保护电阻R1的第二端接地。
第一钳位二极管VD3的负极与第二开关晶体管SW2的第一端电连接，第一钳位二极管VD3的正极与第三开关晶体管SW3的第一端电连接。
第二钳位二极管VD4的第一端与第二开关晶体管SW2的第二端电连接，第二钳位二极管VD4的第二端与第三开关晶体管SW3的第二端电连接。
可选的，取能输出电路C包括整流桥、扼流线圈L1、输出滤波电容C3和负载电阻。其中，整流桥为全桥整流结构，包括4个整流二极管VD5、VD6、VD7和VD8，负载电阻包括假负载电阻R2和负载电阻RL。
整流桥的两个输入端与高频变压器T1的第二绕组W12电连接，整流桥的一个输出端接地，另一个输出端与扼流线圈L1的第一端电连接，扼流线圈L1的第二端Vout与对应的辅助供电模块电连接，扼流线圈L1用于抑制共模干扰信号。
输出滤波电容C3、假负载电阻R2和负载电阻RL并联连接在扼流线圈L1的第二端Vout与接地端GND之间。
可选的，辅助绕组电路D包括降压电阻R3、整流二极管VD9和VD10、滤波电容C4、C5、C6和C7。其中，降压电阻R3的第一端与高频变压器T1的第三绕组W13的第一端电连接，降压电阻R3的第一端与整流二极管VD9的正极电连接，整流二极管VD9的负极与整流二极管VD10的正极电连接，整流二极管VD10的负极为辅助绕组电路D的输出端，与取能变换芯片的电源输入端Vcc电连接。滤波电容C4和C5并联连接在整流二极管VD9的负极与接地端GND之间，滤波电容C5和C7并联连接在整流二极管VD10的负极与接地端GND之间。降压电阻R3用来减小绕组尖峰电压，VD9和VD10为高效整流二极管，采取两级滤波，其中R3、VD9、C4和C5为第一级滤波，主要用于减少辅助绕组产生的尖峰电压，VD10、C5、C6为第二级滤波，主要用于减少电源启动时间。
具体的，取能变换模块的工作过程如下：
取能启动电路A的第一端Vdc(in)<\/sub>的输入电压通过第一电阻RT<\/sub>为第一开关晶体管SW1的控制端供电，当第一开关晶体管SW1的控制端电压大于其导通阈值电压时，第一开关晶体管SW1导通，输入端Vdc(in)<\/sub>的输入电压通过第二电阻RST<\/sub>、第一开关晶体管SW1给储能电容C0充电。当储能电容C0的第一端电压大于取能变换芯片的启动电压时，取能变换芯片开始输出第三控制信号，第三控制信号为脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)。
取能输入电路B中的第二开关晶体管SW2和第三开关晶体管SW3接收到该PWM信号，同时导通，同时关断。导通时，将电能存储在高频变压器T1的磁路中，关断时，磁能转换为电能，并输出给取能输出电路C和辅助绕组电路D，取能输出电路C对交流电整流滤波处理，转换为直流电向对应的辅助供电模块输出。
辅助绕组电路D对交流电整流滤波处理，转换为直流电向取能变换芯片的电源输入端供电，使得储能电容C0的第一端电压升高，当储能电容C0第一端电压接近第一稳压二极管VD1稳压值时(即SW1的控制端电压小于其导通的阈值电压)，第一开关二极管SW1关闭，此时由辅助绕组电路D向取能供电芯片供电。因此，电源启动建压正常工作时，启动支路RST<\/sub>将自动断开。对于宽范围高电压输入的电源，在输入电压较低时需要保证电源正常启动工作，因此第二电阻RST<\/sub>的阻值不能太大，但当输入电压较高时，小阻值的第二电阻RST<\/sub>损耗将很大，因此，电源正常工作时需要将启动支路RST<\/sub>断开，以降低电源的启动损耗。
图3为本实用新型实施例中取能变换模块的驱动变压器的结构示意图，可选的，如图3所示，取能变换模块还包括驱动变压器，驱动变压器包括第一绕组W21、第二绕组W22、第三绕组W23和耦合电感。
驱动变压器的第一绕组W21与取能变换芯片电连接，用于接收第三控制信号。耦合电感包括第一电感L2、第二电感L3和耦合电芯P，第一电感L2与第二电感L3通过耦合电芯P耦合。第一电感L2的第一端与第二绕组W22的第一端电连接，第一电感L2的另一端与第二开关晶体管SW2的控制端电连接，第二绕组W22的第二端与第二开关晶体管SW2的第二端电连接。第二电感L3的第一端与第三绕组W23的第一端电连接，第二电感L3的第二端与第三开关晶体管SW3的控制端电连接，第三绕组W23的第二端与第三开关晶体管SW3的第二端电连接。驱动变压器用于将第三控制信号(PWM信号)，转换为两个同步的PWM1信号和PWM2信号，并分别输出给第二开关晶体管SW2和第三开关晶体管SW3的控制端。可选的，驱动变压器还包括隔直电容C8，连接在驱动变压器的第一绕组W21的一端，用于隔离直流信号。
如前文所述，第二开关晶体管SW2和第三开关晶体管SW3需要同时导通，同时关断，如果第二开关晶体管SW2和第三开关晶体管SW3不同时关断，电流将会通过两个钳位二极管继续流动，因为开关二极管和钳位二极管存在导通内阻，继续流动的电流将产生大量功率损耗，时间越长功率损耗越大，对电源效率和散热不利。因此，驱动变压器的二次侧采用门极信号耦合电感，保证PWM1信号和PWM2信号完全同步。
图4为本实用新型实施例中辅助供电模块的电路图，如图4所示，该电路采用双路并联输出为对应的功率输出模块的输出控制子模块供电，提高电路的整体可靠性。每路电路包括输入电路E和输出电路F，输入电路E为全桥逆变结构，包括4个桥式连接的开关晶体管电路，每个开关晶体管电路结构相同。以第一个开关晶体管电路为例，该开关晶体管电路包括开关晶体管Q1、保护二极管、第一电容、第二电容和电阻，其中保护二极管与开关晶体管Q1反向并联，第一电容和电阻并联连接在开关晶体管的控制端和第二端之间，第二电容并联在开关晶体管的第一端和第二端之间。桥式结构的输入端，即输入电路E的输入端连接低压直流母线600，桥式结构的输出端连接变压器的原边，原边的一端还连接有保险开关和滤波电容Cdc。在工作时，全桥逆变结构中，位于对角的两个开关晶体管同时关断，即在一个工作时间段内，开关晶体管Q1和开关晶体管Q4同时导通，同时开关晶体管Q2和开关晶体管Q3同时关断，在下一个工作时间段内，开关晶体管Q1和开关晶体管Q4同时关断，同时开关晶体管Q2和开关晶体管Q3同时导通，将输入电路E的输入端输入的直流电转换为交流电，其中，控制各开关晶体管的通断的控制信号可以由控制单元400发出。输出电路F为典型的桥式整流滤波电路，在此不再赘述。
本实用新型实施例还提供了一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路的启动方法，该方法基于本实用新型上述实施例所述的高压输入低压输出的直流电源自启动电路，其中，直流电源自启动电路包括：取能变换单元、辅助供电单元、功率输出单元、控制单元和回供单元。图5为本实用新型实施例提供的一种高压输入低压输出的直流电源自启动电路的启动方法，如图5所示，该方法包括：
S11、控制单元向功率输出单元发送第一控制信号，以触发功率输出单元输出电压。
取能变换单元从功率输出单元的输入端取电，将高压直流电转换为辅助供电单元所需的低压直流控制电，并通过低压直流母线向辅助供电单元供电。辅助供电单元为功率输出单元中的控制器供电。控制单元与低压直流母线电连接，取能变换单元还通过低压直流母线向控制单元供电。控制单元上电后，向功率输出单元的控制器发送第一控制信号，以触发功率输出单元通过功率输出单元的输出端对外输出电压。
S12、当功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，触发回供单元向辅助供电单元和控制单元供电；以及，控制单元向取能变换单元发送第二控制信号，以触发取能变换单元停止向辅助供电单元供电。
回供单元的第二端连接在低压直流母线上，在功率输出单元的输出端正常输出后，即功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，从功率输出单元的输出端取电，并通过低压直流母线向辅助供电单元和控制单元供电。同时，控制单元在功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，向取能变换单元发送第二控制信号，以触发取能变换单元停止向辅助供电单元供电。具体的，控制单元包括用于检测功率输出单元的输出电压的检测模块，在检测到功率输出单元的输出电压达到回供单元的启动电压时，控制单元向取能变换单元发送第二控制信号，以停止取能变换单元的工作。如此，回供单元将功率输出单元的输出电压回供至辅助供电单元和控制单元，维持电源系统正常工作。
本实用新型实施例提供的种高压输入低压输出的直流电源自启动电路的启动方法，通过回供单元从功率输出单元的输出端取电，将功率输出单元的输出电压回供至辅助供电单元和控制单元，维持电源系统正常工作；同时，在功率输出单元正常输出后，控制单元控制取能变换单元停止工作，避免取能变换单元从功率输出单元的输入端直接取电，导致功率输出单元输入电压发散，进而引发系统整体故障的问题，提高了电源系统的工作稳定性，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的种高压输入低压输出的直流电源自启动电路输出电压稳定、纹波小、效率高。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920066785.0
申请日:2019-01-15
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:81(广州)
授权编号:CN209217955U
授权时间:20190806
主分类号:H02M 3/335
专利分类号:H02M3/335
范畴分类:37C;
申请人:广东志成冠军集团有限公司
第一申请人:广东志成冠军集团有限公司
申请人地址:523000 广东省广州市塘厦镇田心工业区广东志成冠军集团有限公司
发明人:罗安;周芊帆;何志兴;徐千鸣;陈燕东;周乐明;戴瑜兴;欧阳红林
第一发明人:罗安
当前权利人:广东志成冠军集团有限公司
代理人:孟金喆
代理机构:11332
代理机构编号:北京品源专利代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计