本发明涉及开关电源技术领域，具体是一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，电源模块在各个领域得到了广泛的应用，开关电源更是逐步取代了线性电源，成为主流电源。开关电源的功率开关管在pwm的作用下，进行开通和关断动作，把母线电压斩波成脉冲电压。驱动控制电路控制pwm的占空比保证电压的稳定。在中小功率的dc-dc开关电源，最常用的电路拓扑结构是反激式开关电源和正激式电路。
正激式电源变换器中的变压器存在漏感，初级侧的开关管和次级侧的整流二极管关断时在开关管和二极管的两端会产生很高的反向电压尖峰，有可能超过开关管和二极管的耐压而使开关管和二极管损坏，反向电压幅值比较高，易损坏开关管，因此，必须采取措施来抑制；正激式电源变换器中的变压器是单向励磁，在第二个开关周期开始前，变压器的磁芯必须消磁，使磁芯复位，正激式电源变换器才能可靠工作，而次级绕组ns感生反向电流因正向整流二极管的反偏而无法流通，市场上现有的都是靠零压开通技术，但是零压开通技术在小负载时又会出现不联系的工作状态，不利于电源的使用。
因此，针对以上现状，迫切需要开发一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，以克服当前实际应用中的不足。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，包括mcu主控单元、主电路单元、变压器单元、整流滤波单元和故障检测单元；
所述mcu主控单元与主电路单元中的斩波功率mos管q1、q2、q3的门极相连，mcu主控单元还与所述故障检测单元相连，mcu主控单元通过采集故障检测单元的数据，对主电路单元中的斩波功率mos管q1、q2、q3进行模式选择、时序控制，以及对整个主控系统进行保护和进行性能调节；
所述故障检测单元分别与主电路单元中的斩波功率mos管q1、q2、q3的源级和漏极相连，故障检测单元还与整流滤波单元中的电阻r5相连，故障检测单元用于检测负载变化以及斩波功率mos管q1、q2、q3两端的电压、电流，并进行数据处理后把相关数据发送给mcu控制单元；
所述主电路单元通过变压器单元与整流滤波单元相连，主电路单元作为变压器开关电路，不仅可以起到一个对母线电压开关斩波的作用，同时可以在mcu主控单元的配合下，选择不同的控制模式与导通顺序，提高开关电源的效率，解决复磁问题，消除反向电压，使开关电源更稳定的工作，同时解决负载不连续的问题，提高开关电源的整体性能；
所述主电路单元2包括电容c1、c2，电阻r1、r2、r3、r4，续流二极管d1、d2、d3，斩波功率mos管q1、q2、q3，所述斩波功率mos管q1的漏极与电容c1和电阻r1组成的网络相连，同时电容c1和电阻r1另一端与续流二极管d1的阴极相连，续流二极管d1的阳极与斩波功率mos管q2的漏极相连，斩波功率mos管q1的源极与电容c和电阻r2组成的网络相连，同时电容c2和电阻r2的另一端与续流二极管d2的阴极相连，续流二极管d2的阳极与电阻r3、r4的一端相连，同时与续流二极管d3的阳极相连，斩波功率mos管q2的源极与电阻r3的另一端相连，电阻r4的另一端与斩波功率mos管q3的源极相连；
所述的整流滤波单元包括双体二极管d4、d5、电感l1、电阻r5和电容c3，所述双体二极管d4的阳极与4号副边线圈相连，双体二极管d4的阴极与电感l1的一端相连并连接vout，所述电容c3的一端与地相连，另一端与vout相连，所述双体二极管d5的阴极与双体二极管d4的阴极相连，双体二极管d5的阳极与gnd相连。
作为本发明进一步的方案：所述mcu主控单元包括主控制芯片电路。
作为本发明进一步的方案：所述变压器单元包括变压器t1，变压器t1包括1号原边线圈、2号原边线圈、3号原边线圈、4号副边线圈、变压器骨架和5号磁铁。
作为本发明进一步的方案：所述斩波功率mos管q3的漏极与变压器单元的2号原边线圈相连，续流二极管d3的阴极与变压器单元的3号原边线圈相连。
作为本发明进一步的方案：所述1号原边线圈的一端与斩波功率mos管q1的源极相连，1号原边线圈的另一端与斩波功率mos管q2的漏极相连，所述2号原边线圈和3号原边线圈的一端与vin相连，所述4号副边线圈的一端与整流滤波单元中的二极管d4的阳极相连，4号副边线圈的另一端与gnd相连。
作为本发明进一步的方案：所述变压器t1采用多级缠绕的模式。
作为本发明进一步的方案：所述1号原边线圈单独缠绕，2号原边线圈和3号原边线圈并联缠绕。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用了一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其解决正激式电源变换器中的开关管和二极管因硬开关带来的损耗大的问题，降低了开关损耗，提高了效率；解决正激式电源变换器中变压器磁芯消磁复位的问题，使正激式电源变换器能可靠稳定的长时间工作；降低初级侧的开关管和次级侧的整流二极管关断时开关管和二极管两端的反向电压尖峰，使得正激式电源变换器可靠性提高，同时也很好的解决了开关电源在低负载是的不连续工作问题，又不会使正激式电源变换器的电路变得更复杂，使成本降低；
2、本发明增加了mcu主控单元，实现了对斩波mos管的实时控制，可以根据工况的不同，选择不同的模式控制mos管的开通和关短，提高了整个电源电路的输出电压的稳定性，同时保证了mos管两端的反向电压不超过设定值，很好的保护了mos管的安全；
3、本发明采用了主电路单元，实现了开关电源的模式切换，有效的改善了磁复位问题和电流断流的问题，提高了开关电源的性能；
4、本发明采用了多模式变压器绕线技术，提高了开关电源的输出电压的稳定性，改变了负载突变引起的性能问题，有利于磁复位问题；
5、本发明增加了故障检测单元，实现了对负载端的电压，电流以及mos管的电压电流实时监控，有利于mos管以及变压器的高性能工作，提高了开关电源的安全性以及可靠性；
6、本发明不仅采用了自动调节的模式，通过不同模式的选择，提高了电源的适用性，有利于电源适用不同的负载状态，采用了系统自整定模式，自整定模式可以整合电源当前的工作信息，进一步保障功能，调整工作模式，使输出符合设计要求；
7、本发明采用了整流滤波续流电路，且在二极管选择上，为了使温度系数达到一致性，选择了双体并联封装的二极管，实现了对二极管的耐流的同时，保证了其发热系数的一致性，提高了开关电源的寿命以及性能。
附图说明
图1为多模式正激式软开关高性能的开关电源电路的结构示意图。
图2为多模式正激式软开关高性能的开关电源电路的工作流程图。
图中：1-mcu主控单元、2-主电路单元、3-变压器单元、4-整流滤波单元、5-故障检测单元。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中，一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，包括mcu主控单元1、主电路单元2、变压器单元3、整流滤波单元4和故障检测单元5；所述mcu主控单元1与主电路单元2中的斩波功率mos管q1、q2、q3的门极相连，mcu主控单元1还与所述故障检测单元5相连，mcu主控单元1包括主控制芯片等电路，mcu主控单元1通过采集故障检测单元5的数据，对主电路单元2中的斩波功率mos管进行模式选择、时序控制，以及对整个主控系统进行保护和进行性能调节，使输出的电压电流符合设计的要求；所述故障检测单元5分别与主电路单元2中的斩波功率mos管q1、q2、q3的源级和漏极相连，故障检测单元5还与整流滤波单元4中的电阻r5相连，故障检测单元5用于检测负载变化以及斩波功率mos管两端的电压、电流，故障检测单元5保证了电源的瞬态性能，并进行数据处理，把相关数据发送给mcu控制单元，确保了开关电源的安全性和可靠性，进而保证了电源的稳定输出；所述主电路单元2通过变压器单元3与整流滤波单元4相连，主电路单元2作为变压器开关电路，不仅可以起到一个对母线电压开关斩波的作用，同时可以在mcu主控单元1的配合下，选择不同的控制模式与导通顺序，提高开关电源的效率，解决复磁问题，消除反向电压，使开关电源更稳定的工作，同时解决负载不连续的问题，提高开关电源的整体性能；
所述变压器单元3包括变压器t1，变压器t1包括1号原边线圈、2号原边线圈、3号原边线圈、4号副边线圈、变压器骨架和5号磁铁，变压器单元3用于整个开关电源进行能量的储能和转换；
所述主电路单元2包括电容c1、c2，电阻r1、r2、r3、r4，续流二极管d1、d2、d3，斩波功率mos管q1、q2、q3，所述斩波功率mos管q1的漏极与电容c1和电阻r1组成的网络相连，同时电容c1和电阻r1另一端与续流二极管d1的阴极相连，续流二极管d1的阳极与斩波功率mos管q2的漏极相连，斩波功率mos管q1的源极与电容c2和电阻r2组成的网络相连，同时电容c2和电阻r2的另一端与续流二极管d2的阴极相连，续流二极管d2的阳极与电阻r3，r4的一端相连，同时与续流二极管d3的阳极相连，斩波功率mos管q2的源极与电阻r3的另一端相连，电阻r4的另一端与斩波功率mos管q3的源极相连，斩波功率mos管q3的漏极与变压器单元3的2号原边线圈相连，续流二极管d3的阴极与变压器单元3的3号原边线圈相连；
所述1号原边线圈的一端与斩波功率mos管q1的源极相连，1号原边线圈的另一端与斩波功率mos管q2的漏极相连，所述2号原边线圈和3号原边线圈的一端与vin相连，所述4号副边线圈的一端与整流滤波单元4中的二极管d4的阳极相连，4号副边线圈的另一端与gnd相连；
所述的整流滤波单元4包括双体二极管d4、d5、电感l1、电阻r5和电容c3，所述双体二极管d4的阳极与4号副边线圈相连，双体二极管d4的阴极与电感l1的一端相连并连接vout，所述电容c3的一端与地相连，另一端与vout相连，所述双体二极管d5的阴极与双体二极管d4的阴极相连，双体二极管d5的阳极与gnd相连，整流滤波单元4用于对变压器输出的脉动电流进行整流储能，把具有脉动的电流转化成平滑的电流，满足性能要求的直流电，提供给负载。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，为了满足控制的实际需求，本实施例中，变压器t1采用多级缠绕的模式，具体的，1号原边线圈单独缠绕，2号原边线圈和3号原边线圈并联缠绕，线圈的直径要满足负载电流的要求，同时要保证绝缘等级以及抗干扰能力，从而满足控制的实际需求，保证了变压器使用寿命和控制性能，同时很好的解决了轻负载时的断流问题。
请参阅图2，一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路的工作方法，包括以下步骤：
s1、启动电路，初始化系统；
s2、通过故障检测单元5检测各负载以及各斩波功率mos管两端的电压、电流，判断各负载以及各斩波功率mos管是否处于正常工作状态，若为否，对各负载以及各斩波功率mos管进行调节并再次进行故障检测，直至处于正常的工作状态；
s3、判断主电路单元2中的各斩波功率mos管的工作模式是否符合，若为否，通过调节选择合适的控制模式，具体的，负载较小时，对斩波功率mos管q3进行调节，负载较大时，对斩波功率mos管q1、q2进行调节，直至控制模式满足电路工作需求；
s4、按照现有的工作模式进行工作。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
1.一种多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，包括mcu主控单元(1)、主电路单元(2)、变压器单元(3)、整流滤波单元(4)和故障检测单元(5)；
所述mcu主控单元(1)与主电路单元(2)中的斩波功率mos管q1、q2、q3的门极相连，mcu主控单元(1)还与所述故障检测单元(5)相连；
所述故障检测单元(5)分别与主电路单元(2)中的斩波功率mos管q1、q2、q3的源级和漏极相连，故障检测单元(5)还与整流滤波单元(4)中的电阻r5相连；
所述主电路单元(2)通过变压器单元(3)与整流滤波单元(4)相连；
所述主电路单元(2)包括电容c1、c2，电阻r1、r2、r3、r4，续流二极管d1、d2、d3，斩波功率mos管q1、q2、q3，所述斩波功率mos管q1的漏极与电容c1和电阻r1组成的网络相连，同时电容c1和电阻r1另一端与续流二极管d1的阴极相连，续流二极管d1的阳极与斩波功率mos管q2的漏极相连，斩波功率mos管q1的源极与电容c2和电阻r2组成的网络相连，同时电容c2和电阻r2的另一端与续流二极管d2的阴极相连，续流二极管d2的阳极与电阻r3、r4的一端相连，同时与续流二极管d3的阳极相连，斩波功率mos管q2的源极与电阻r3的另一端相连，电阻r4的另一端与斩波功率mos管q3的源极相连；
所述的整流滤波单元(4)包括双体二极管d4、d5、电感l1、电阻r5和电容c3，所述双体二极管d4的阳极与4号副边线圈相连，双体二极管d4的阴极与电感l1的一端相连并连接vout，所述电容c3的一端与地相连，另一端与vout相连，所述双体二极管d5的阴极与双体二极管d4的阴极相连，双体二极管d5的阳极与gnd相连。
2.根据权利要求1所述的多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，mcu主控单元(1)包括主控制芯片电路。
3.根据权利要求1所述的多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，所述变压器单元(3)包括变压器t1，变压器t1包括1号原边线圈、2号原边线圈、3号原边线圈、4号副边线圈、变压器骨架和5号磁铁。
4.根据权利要求3所述的多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，所述斩波功率mos管q3的漏极与变压器单元(3)的2号原边线圈相连，续流二极管d3的阴极与变压器单元(3)的3号原边线圈相连。
5.根据权利要求4所述的多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，所述1号原边线圈的一端与斩波功率mos管q1的源极相连，1号原边线圈的另一端与斩波功率mos管q2的漏极相连，所述2号原边线圈和3号原边线圈的一端与vin相连，所述4号副边线圈的一端与整流滤波单元(4)中的二极管d4的阳极相连，4号副边线圈的另一端与gnd相连。
6.根据权利要求3所述的多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，所述变压器t1采用多级缠绕的模式。
7.根据权利要求6所述的多模式正激式软开关高性能的开关电源电路，其特征在于，1号原边线圈单独缠绕，2号原边线圈和3号原边线圈并联缠绕。
技术总结