一种宽范围输入的dc-dc隔离转换功率电路及其控制方法
阅读说明：本技术 一种宽范围输入的dc-dc隔离转换功率电路及其控制方法 (Wide-range input DC-DC isolation conversion power circuit and control method thereof ) 是由 徐立平 应站标 黄恒华 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路,包括耦合电感Sepic电路、推挽隔离电路,耦合电感Sepic电路包括一对电压输入端Vin,该对电压输入端之间连接有耦合电感L11-1、耦合电感L11-2,耦合电感L11-2的两端两端跨接有一极性电容C22,极性电容C22的两极上连接有一USB供电端子Vbus并通过该USB供电端子Vbus与推挽隔离电路连接；推挽隔离电路包括两极连接在USB供电端子Vbus上的极性电容C1,极性电容C1的阳极上连接有变压器T1。(The invention discloses a wide-range input DC-DC isolation conversion power circuit, which comprises a coupling inductance Sepic circuit and a push-pull isolation circuit, wherein the coupling inductance Sepic circuit comprises a pair of voltage input ends Vin, a coupling inductance L11-1 and a coupling inductance L11-2 are connected between the pair of voltage input ends, two ends of the coupling inductance L11-2 are connected with a polarity capacitor C22 in a crossing manner, and two poles of the polarity capacitor C22 are connected with a USB power supply terminal Vbus and connected with the push-pull isolation circuit through the USB power supply terminal Vbus; the push-pull isolation circuit comprises a polarity capacitor C1 with two poles connected to the USB power supply terminal Vbus, and a transformer T1 is connected to the anode of the polarity capacitor C1.)
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体是一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路及其控制方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，直流输出的电力电子设备种类越来越多，电压范围越来越宽；直流输出电力电子设备的普及应用，同时推动储能行业的发展，有效满足了能量需求的移动灵活性和持续不间断性，市场容量越来越大。与之对应的能量回馈负载需要兼容更宽的输入电压范围，才能具有更强的灵活性和便利性，从而降低老化环节的设备投入，节约客户开支。
目前常见的支持宽电压输入范围的能量回馈负载多采用图一所示的带辅助绕组的Boost电路，它可以实现较小的占空比变化支持较大的增益变化，从而实现宽电压范围输入，但存在二极管D1应力过大的问题，并且存在只可以进行升压，不能进行降压，包括后面的DC-DC隔离电路均必须选型高压器件，成本非常高。
发明内容
本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路，包括耦合电感Sepic电路、推挽隔离电路，耦合电感Sepic电路包括一对电压输入端Vin，该对电压输入端之间连接有耦合电感L11-1、耦合电感L11-2，耦合电感L11-2的两端两端跨接有一极性电容C22，极性电容C22的两极上连接有一USB供电端子Vbus并通过该USB供电端子Vbus与推挽隔离电路连接；
推挽隔离电路包括两极连接在USB供电端子Vbus上的极性电容C1，极性电容C1的阳极上连接有变压器T1，变压器T1包括并联连接在极性电容C1的阳极上的变压器初级T1-1、变压器初级T1-2以及与变压器初级T1-1、变压器初级T1-2组成变压器的变压器次级T1-3，变压器次级T1-3的两端分别连接有电容C3、耦合电感L1-1构成谐振网络，变压器次级T1-3通过谐振网络连接有电压输出端Vout。
进一步的，极性电容C22的阳极与耦合电感L11-2之间连接有二极管D11，二极管D11的阴极与极性电容C22的阳极连接。
进一步的，耦合电感L11-1和耦合电感L11-2的匝比为1:1。
进一步的，耦合电感L11-1与耦合电感L11-2之间连接有电容C33，电压输入端Vin的两端跨接有极性电容C11，极性电容C11的阳极与耦合电感L11-1连接，电容C33与极性电容C11的阴极之间连接有MOS开关Q11。
进一步的，推挽隔离电路中电压输出端的两端之间跨接有极性电容C2，极性电容C2的阳极与耦合电感L1-1之间连接有二极管D1且极性电容的阳极与电容C3之间连接有二极管D3，其中二极管D1与二极管D3的阴极均与极性电容C3的阳极连接；
极性电容C2的阴极与耦合电感L1-1之间连接有二极管D2且极性电容的阴极极与电容C3之间连接有二极管D4，其中二极管D1与二极管D3的阳极均与极性电容C3的阴极连接。
一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路的控制方法，应用于以上所述的一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路，包括以下步骤：
S1：根据耦合电感Sepic电路中，电压输入端Vin与USB供电端子Vbus的电压关系：
其中，Vbus为USB供电端子Vbus处的电压，
Vin为电压输入端Vin处的电压，
D为MOS开端Q11的占空比，
设定电压输入端Vin处的电压阀值；
S2：建立推挽隔离电路频率-增益关系图表，根据电压输出端Vout需要的电压选取推挽隔离电路的工作频率fs。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：本发明专利采用耦合电感型Sepic电路和改进型推挽隔离电路组合，Sepic可以实现升降压功能，无须将Sepic输出电压Vbus设置为大于最大输入电压，则不必采用高压器件，降低了成本，同时采用变化Sepic输出电压的控制方式，避免Sepic电路工作在占空比极大极小状态，实现良好的动态特性和效率，降低了驱动电路的设计难度。改进型推挽隔离电路通过引入谐振网络实现软开关技术，降低开关损耗，提升转换效率，同时省去原有的输出电感，控制了成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的耦合电感Sepic电路的电路原理图。
图2为本发明中的推挽隔离电路的电路原理图。
图3为本发明中的推挽隔离电路频率-增益关系图表。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路，包括耦合电感Sepic电路、推挽隔离电路，耦合电感Sepic电路包括一对电压输入端Vin，该对电压输入端之间连接有耦合电感L11-1、耦合电感L11-2，耦合电感L11-2的两端两端跨接有一极性电容C22，极性电容C22的两极上连接有一USB供电端子Vbus并通过该USB供电端子Vbus与推挽隔离电路连接；
推挽隔离电路包括两极连接在USB供电端子Vbus上的极性电容C1，极性电容C1的阳极上连接有变压器T1，变压器T1包括并联连接在极性电容C1的阳极上的变压器初级T1-1、变压器初级T1-2以及与变压器初级T1-1、变压器初级T1-2组成变压器的变压器次级T1-3，变压器次级T1-3的两端分别连接有电容C3、耦合电感L1-1构成谐振网络，变压器次级T1-3通过谐振网络连接有电压输出端Vout。
进一步的，极性电容C22的阳极与耦合电感L11-2之间连接有二极管D11，二极管D11的阴极与极性电容C22的阳极连接。
进一步的，耦合电感L11-1和耦合电感L11-2的匝比为1:1。
进一步的，耦合电感L11-1与耦合电感L11-2之间连接有电容C33，电压输入端Vin的两端跨接有极性电容C11，极性电容C11的阳极与耦合电感L11-1连接，电容C33与极性电容C11的阴极之间连接有MOS开关Q11。
进一步的，推挽隔离电路中电压输出端的两端之间跨接有极性电容C2，极性电容C2的阳极与耦合电感L1-1之间连接有二极管D1且极性电容的阳极与电容C3之间连接有二极管D3，其中二极管D1与二极管D3的阴极均与极性电容C3的阳极连接；
极性电容C2的阴极与耦合电感L1-1之间连接有二极管D2且极性电容的阴极极与电容C3之间连接有二极管D4，其中二极管D1与二极管D3的阳极均与极性电容C3的阴极连接。
一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路的控制方法，应用于以上所述的一种宽范围输入的DC-DC隔离转换功率电路，包括以下步骤：
S1：根据耦合电感Sepic电路中，电压输入端Vin与USB供电端子Vbus的电压关系：
Vbus＝D/(1-D)Vin
其中，Vbus为USB供电端子Vbus处的电压，
Vin为电压输入端Vin处的电压，
D为MOS开端Q11的占空比，
设定电压输入端Vin处的电压阀值；
S2：建立推挽隔离电路频率-增益关系图表(如图3所示)，根据电压输出端Vout需要的电压选取推挽隔离电路的工作频率fs。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。