一種高輕載效率的數字開關電源制造技術

本發明專利技術公開了一種高輕載效率的數字開關電源，包括交流輸入電源、EMI濾波器、整流橋、前級PFC校正電路、變壓器、后級DC/DC轉換電路、采樣電路、第一驅動電路、第二驅動電路、第一DSC以及第二DSC；通過在輕載情況下減少前級PFC電路中的MOS管的開關損耗和后級DC/DC轉換電路中的MOS管的開關損耗以及電感的磁芯損耗來提高輕載效率。本發明專利技術與其他提高輕載效率的方法相比，不需要增加額外電路，只需利用原有控制電路并簡單更改相關控制策略就可以達到提高電源輕載效率的目的，因此該數字開關電源輕載效率高、結構簡單、成本低、可靠性好。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種高輕載效率的數字開關電源，包括交流輸入電源、EMI濾波器、整流橋、前級PFC校正電路、變壓器、后級DC/DC轉換電路、采樣電路、第一驅動電路、第二驅動電路、第一DSC以及第二DSC；通過在輕載情況下減少前級PFC電路中的MOS管的開關損耗和后級DC/DC轉換電路中的MOS管的開關損耗以及電感的磁芯損耗來提高輕載效率。本專利技術與其他提高輕載效率的方法相比，不需要增加額外電路，只需利用原有控制電路并簡單更改相關控制策略就可以達到提高電源輕載效率的目的，因此該數字開關電源輕載效率高、結構簡單、成本低、可靠性好?！緦＠f明】一種高輕載效率的數字開關電源
本專利技術屬于數字開關電源
，尤其涉及一種高輕載效率的數字開關電源。
技術介紹
隨著電力電子技術的迅速發展，電子設備對電源的要求也日益提高。尤其對要求高穩定性的系統來見，比如對數據中心的服務器等系統，對電源的要求更加嚴格。為了保證系統的可靠性，這些服務器電源往往運行在輕載的情況下，因此，輕載效率對服務器電源來講是一個重要指標。服務器電源的拓撲結構包含兩個部分:前級PFC拓撲結構和后級DC/DC轉換器。這種電源的輸入一般為176VAC-264VAC，頻率為45_55Hz的交流電，輸出為12VDC-48VDC的直流電。由于這種電源的輸出功率和輸出電流比較大，因此，這種電源一般都采用兩級PFC結構，前級PFC拓撲結構多采用Boost電路，后級DC/DC拓撲結構多采用全橋電路?，F階段的服務器電源仍然存在以下問題:傳統服務器電源，模擬控制器件多、連接復雜，且易受環境影響，可靠性不高。傳統服務器電源，輕載下的損耗比較大，整體效率比較低；輸入功率因數不高，產生較大的諧波，對電網影響較大；DC/DC全橋電路因開關管器件比較多，開關損害比較大；輸出端整流電路多采用推挽電路，推挽電路要求輸出變壓器有中心抽頭，制作不太方便；
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決現有服務器電源存在的輕載效率低、可靠性差、成本高等問題，提供一種高輕載效率的數字開關電源，該電源采用兩級PFC結構，前級PFC電路采用交錯Boost拓撲結構，后級DC/DC轉換電路采用移相全橋同步倍流整流電路，采用兩片高性能的數字信號控制器DSC對電源進行控制，使本電源具有很高的輕載效率高和可靠性，并且成本也比較低。為達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案是:包括交流輸入電源、EMI濾波器、整流橋、前級PFC校正電路、變壓器、后級DC/DC轉換電路、采樣電路、第一驅動電路、第二驅動電路、第一 DSC以及第二 DSC ;其中，交流輸入電源連接到EMI濾波器的輸入端上，EMI濾波器的輸出端與整流橋相連，整流橋的輸出與前級PFC校正電路相連，整流橋的輸出端上并聯有濾波電容；前級PFC校正電路的輸出與后級DC/DC轉換電路相連，前級PFC校正電路的輸出端上并聯有緩沖電容；后級DC/DC轉換電路的輸出端上并聯有輸出電容，輸出電容的兩端還并聯有負載。所述的整流橋包括第一二極管、第二二極管、第三二極管以及第四二極管；第一二極管的陽極和第三二極管的陰極相連，第二二極管的陽極和第四二極管的陰極相連，第一二極管的陰極和第二二極管的陰極相連并連接到濾波電容的一端，第三二極管的陽極和第四二極管的陽極相連并連接到濾波電容的另一端上；EMI濾波器的輸出端分別連接到第一二極管的陽極與第三二極管的陰極之間的節點以及第二二極管的陽極和第四二極管的陰極之間的節點上。所述的前級PFC校正電路是交錯并聯Boost電路，包括第一電感、第二電感、第五二極管、第六二極管、第一 MOS管以及第二 MOS管；第一 MOS管的漏極和源極上并聯有第一寄生二極管和第一寄生電容，第二 MOS管的漏極和源極上并聯有第二寄生二極管和第二寄生電容；第一電感的一端與第一二極管的陰極相連，另一端與第五二極管的陽極相連，第五二極管的陽極還與第一 MOS管的漏極相連；第二電感的一端和第一電感的一端均與第一二極管的陰極相連，另一端與第六二極管的陽極相連，第六二極管的陽極還與第二 MOS管的漏極相連；第五二極管的陰極和第六二極管的陰極連接，第一 MOS管的源極和第二 MOS管的源極相連并接地。所述的后級DC/DC轉換電路為移相全橋同步倍流整流電路，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、變壓器、第一同步整流管以及第二同步整流管；第一開關管的源極與漏極之間并聯有第一開關寄生二極管和第一開關寄生電容，第二開關管的源極與漏極之間并聯有第二開關寄生二極管和第二開關寄生電容，第三開關管的源極與漏極之間并聯有第三開關寄生二極管和第三開關寄生電容，第四開關管的源極與漏極之間并聯有第四開關寄生二極管和第四開關寄生電容；具體的，第一開關管的源極與第三開關管的漏極相連并通過變壓器漏感與變壓器原邊繞組同名端相連，第一開關管的漏極與第五二極管的陰極，第三開關管的源極接地；第二開關管的源極與第四開關管的漏極相連并與變壓器原邊繞組異名端相連，第二開關管的漏極接第一開關管的漏極，第四開關管的源極與第三開關管的源極相連；變壓器的副邊繞組同名端上連接有第二同步整流電感，變壓器的副邊繞組異名端上連接有第一同步整流電感，變壓器的副邊繞組通過第二同步整流電感和第一同步整流電感與輸出端的正極相連；第一同步整流電感的另一端與變壓器的副邊繞組異名端相連，第二同步整流電感的另一端與變壓器的副邊繞組同名端相連；第一同步整流管的漏極與變壓器的副邊繞組同名端相連，第一同步整流管的源極與第二同步整流管的源極相連并接地；第二同步整流管的漏極與變壓器的副邊繞組異名端相連；第一同步整流管的源極與漏極之間并聯有第一同步整流寄生二極管和第一同步整流寄生電容；第一同步整流寄生二極管的陰極與第一同步整流管的漏極相連，陽極與第一同步整流管的源極相連；第二同步整流管的源極與漏極之間并聯有第二同步整流寄生二極管和第二同步整流寄生電容；二同步整流寄生二極管的陰極與第二同步整流管的漏極相連，陽極與第二同步整流管的源極相連。所述的第一 DSC芯片通過第一米樣電路米集輸入電壓Ul和輸入電流I1，第一 DSC芯片通過第二采樣電路采集前級PFC電路的輸出電壓Uc ;所述的第一 DSC芯片的控制信號輸出端與第一驅動電路相連，第一驅動電路的第一 PWM輸出端與第一 MOS管的柵極相連,第一驅動電路的第一 PWM輸出端與第二 MOS管的柵極相連；第二 DSC芯片通過第三采樣電路采集輸出電壓U0和輸出電流Itl ;所述的第二 DSC芯片的控制信號輸出端與第二驅動電路相連，第二驅動電路的第一 PWM輸出端至第四PWM輸出端分別連接到相應的第一開關管至第四開關管的柵極上，第五PWM輸出端和第六PWM輸出端分別與第一同步整流管的柵極和第二同步整流管的柵極相連。所述的第一 DSC和第二 DSC之間通過通訊模塊相連。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果:本專利技術采用高性能的DSC芯片進行數字控制，可大大減少模擬器件的應用，提高了系統的可靠性；同時，對于前級PFC校正電路，輕載時，利用DSC芯片對前級交錯Boost電路進行切相控制，減少總體開關管的開關損耗，從而提高輕載效率；對于后級DC/DC轉換電路，輕載時，利用DSC芯片改變柵極控制信號，從本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高輕載效率的數字開關電源，其特征在于：包括交流輸入電源、EMI濾波器、整流橋、前級PFC校正電路、變壓器、后級DC/DC轉換電路、采樣電路、第一驅動電路、第二驅動電路、第一DSC以及第二DSC；其中，交流輸入電源連接到EMI濾波器的輸入端上，EMI濾波器的輸出端與整流橋相連，整流橋的輸出與前級PFC校正電路相連，整流橋的輸出端上并聯有濾波電容（C1）；前級PFC校正電路的輸出與后級DC/DC轉換電路相連，前級PFC校正電路的輸出端上并聯有緩沖電容（C2）；后級DC/DC轉換電路的輸出端上并聯有輸出電容（C3），輸出電容（C3）的兩端還并聯有負載（R0）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：史永勝，余彬，張震強，王喜鋒，寧青菊，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61