1.本发明涉及电源技术领域，尤其是指一种大功率反激式升压电路。
背景技术：
2.如今，poe交换机的输入电压类型基本分两种情况，第一种为ac 100-240v 50/60hz交流电源输入，经内部ac电源处理后，再输出稳定直流电压给交换机供电（商规交换机）；第二种为直接用dc电压输入（12-60v），不需要经过电源处理，直接通过交换机的dc-dc芯片来输出交换机的工作电压，但这种宽压输出的方式有弊端，如交换机不带poe功能，则可直接通过dc-dc芯片的降压功能输出交换机需要的工作电压（1.0v/3.3v），但是如果交换机需要poe功能，则12v-60v的工作电压不能满足其交换机携带poe功能（poe标准电压为48-57v），除非交换机内部有升压电路的存在，将12v-60v电压通过升压电路转换成稳定的48-57v电压，poe才能正常工作。但是市场上的升压电路一般体积大，因为其一般采用的是ac-dc的电源管理芯片，这类芯片的外围电路器件数量多，导致升压电路的成本高体积大的问题。
技术实现要素：
3.本发明针对现有技术的问题提供一种大功率反激式升压电路，采用直流输入以及直流电源管理器u1，能够进行电压转换的同时，还能够减少元器件的使用，有助于减小升压电路的体积以及降低成本。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种大功率反激式升压电路，包括直流输入模块、升压模块、直流电源管理器u1、驱动模块、开关管q2、输出模块以及反馈模块，
所述升压模块包括变压器t1，变压器t1包括主
绕组n3、第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5；外部直流电压由所述直流输入模块输入，经由所述直流输入模块的整流滤波后输入所述主绕组n3的一端，所述主绕组n3的另一端与开关管q2的一开关端连接，开关管q2的另一开关端接地，开关管q2的控制端与驱动模块的输出端连接，所述驱动模块的输入端与所述直流电源管理器u1的输出端连接，所述直流电源管理器u1的供电端与所述第一次绕组n2连接，所述直流电源管理器u1的检测端连接有检测
电阻r7，检测电阻r7远离直流电源管理器u1的另一端与直流输入模块的输出端连接；所述变压器t1的第二次绕组n1和第三次绕组n5的输出端均与所述输出模块连接，所述输出模块的输出端连接负载，所述反馈模块的输入端与输出模块的输出端连接，所述反馈模块的输出端与直流电源管理器u1的反馈端连接。
5.优选的，所述直流电源管理器u1的型号为gr8874。
6.优选的，大功率反激式升压电路设置有第一地端和第二地端，所述反馈模块包括反馈输入单元以及反馈输出单元，所述直流输入模块、直流电源管理器u1、驱动模块、第一次绕组n2、反馈输出单元均与第一地端连接，所述输出模块、反馈输入单元均与第二地端连
接。
7.优选的，所述直流输入模块包括二极管d1、二极管d2、固态
电容ec1、共模电感lf3、固态电容ec2，二极管d1的阳极连接外部直流电压，二极管d2的阳极连接外部直流电压，二极管d1和二极管d2的阴极均经过固态电容ec2接第一地端，共模电感lf3和固态电容ec1均与固态电容ec2并联，固态电容ec1的正电压端与所述主绕组n3的一端连接。
8.优选的，所述直流电源管理器u1的供电端与第一次绕组n2之间连接有电阻r11和二极管d6。
9.优选的，所述驱动模块包括开关管q1和开关管q3，开关管q1和开关管q3的控制端均与所述直流电源管理模块的输出端连接，开关管q1的一开关端与所述直流电源管理模块的供电端连接，开关管q1的另一开关端与开关管q3的一开关端连接，开关管q3的另一开关端接第一地端，开关管q1的另一开关端与开关管q2的控制端连接。
10.优选的，所述驱动模块还包括电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r19、电阻r21a1、电阻r108、电阻r23、二极管d7、二极管d8、电容c13以及电容c11；所述直流电源管理器u1的输出端依次通过电阻r15、电阻r16、电阻r17与开关管q2的控制端连接，电阻r16通过开关管q1的另一端与电阻r17连接，二极管d7和二极管d8均与电阻r17并联；电阻r21a1的一端与开关管q2的控制端连接，电阻r21a1的另一端通过电阻r108接第一地端，电阻r23、电容c13均与电阻r108并联，开关管q2的另一端通过电阻r23接第一地端，电容c11与开关管q2的两个开关端并联。
11.优选的，所述输出模块包括二极管d3、二极管d4、固态电容ec4、固态电容ec5、共模电感lf4、固态电容ec3、电容c6、电阻r8、电阻r9以及电阻r10，所述第二次绕组n1和第三次绕组n5的输出端均与二极管d3的阳极连接，二极管d4与二极管d3并联，二极管d3和二极管d4的阴极均与固态电容ec4的正电压端连接，固态电容ec4的负电压端接第二地端，固态电容ec5、共模电感lf4、固态电容ec3、电容c6、电阻r8、电阻r9以及电阻r10均与固态电容ec4并联。
12.优选的，所述反馈模块包括光耦u2、三端稳压源q4、二极管d20、电阻r18、电阻r24、电阻r13、电阻r25、电阻r26、电阻r21、电容c14、电容c15以及电容c16；所述输出模块的输出端与二极管d20的阴极连接，二极管d20的阳极通过电阻r18与光耦u2的一控制端连接，光耦u2的另一控制端与三端稳压源q4的阴极连接，三端稳压源q4的阳极接第二地端，三端稳压源q4的控制端与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端接第二地端，电阻r24与光耦u2的两个控制端并联，电阻r13与二极管d20并联，电容c16的两端分别与三端稳压源q4的阴极和控制端连接，电容c15的一端与光耦u2的另一控制端连接，电容c15的另一端通过电阻r25与电阻r26的一端连接，电阻r21的一端与电阻r26的一端连接，电阻r21的另一端与输出模块的输出端连接；光耦u2的一开关端与所述直流电源管理器u1的反馈端连接，光耦u2的另一端接第一地端，电容c14与光耦u2的两端开关端并联。
13.本发明的有益效果：本发明提供的一种大功率反激式升压电路，直流输入模块对外部直流输入进行滤波整流等处理工作后，输入变压器t1的主绕组n3，主绕组n3开始储能，主绕组n3完成储能后，第一次绕组n2、第二次绕组n1和第三次绕组n5也产生感应电流和电压，并为直流电源管理器u1供电，直流电源管理器u1工作并开关驱动开关管q2的开启和关断，使得开关管q2开
启，则主绕组n3释放能量，第一次绕组n2、第二次绕组n1和第三次绕组n5储能，开关管q2关断，则主绕组n3储能，第一次绕组n2、第二次绕组n1和第三次绕组n5释放能量，经过反复驱动开关管q2的开启和关断，便可以使变压器t1输出稳定的poe电压。本发明采用直流转直流的直流电源管理器u1，能够减少其外围的电路的器件数量，有助于较小本发明的升压电路的体积以及降低成本，且还能准确控制变压器t1输出poe电压，适用于需要交换机需要poe功能的产品的使用。
附图说明
14.图1为本发明的电路原理图；图2为本发明的直流输入模块、升压模块、驱动模块的电路原理图；图3为本发明的输出模块、反馈模块的电路原理图。
15.在图1至图3中的附图标记包括：1-直流输入模块，2-升压模块，3-驱动模块，4-输出模块，5-反馈模块。
具体实施方式
16.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
17.本实施例提供的一种大功率反激式升压电路，如图1至图3，包括直流输入模块1、升压模块2、直流电源管理器u1、驱动模块3、开关管q2、输出模块4以及反馈模块5，升压模块2包括变压器t1，变压器t1包括主绕组n3、第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5；外部直流电压由直流输入模块1输入，经由直流输入模块1的整流滤波后输入主绕组n3的一端，主绕组n3的另一端与开关管q2的一开关端连接，开关管q2的另一开关端接地，开关管q2的控制端与驱动模块3的输出端连接，驱动模块3的输入端与直流电源管理器u1的输出端连接，直流电源管理器u1的供电端与第一次绕组n2连接，直流电源管理器u1的检测端连接有检测电阻r7，检测电阻r7远离直流电源管理器u1的另一端与直流输入模块1的输出端连接；变压器t1的第二次绕组n1和第三次绕组n5的输出端均与输出模块4连接，输出模块4的输出端连接负载，反馈模块5的输入端与输出模块4的输出端连接，反馈模块5的输出端与直流电源管理器u1的反馈端连接。
18.如图1至图3所示，本实施例适用于dc-dc的升压工作，输入电源为12-60v的直流电压，直流电源管理器u1优选采用的是gr8874的dc-dc芯片，外围电路器件少。具体地，直流输入模块1对外部直流输入进行整流、防反接、滤波等工作后，输入变压器t1的主绕组n3，主绕组n3开始储能，主绕组n3完成储能后，第一次绕组n2、第二次绕组n1和第三次绕组n5也产生感应电流和电压，并为直流电源管理器u1供电，直流电源管理器u1工作并开关驱动开关管q2的开启和关断，使得开关管q2开启，则主绕组n3释放能量，第一次绕组n2、第二次绕组n1和第三次绕组n5储能，开关管q2关断，则主绕组n3储能，第一次绕组n2、第二次绕组n1和第三次绕组n5释放能量，经过反复驱动开关管q2的开启和关断，便可以使变压器t1输出稳定的poe电压。本发明采用直流转直流的直流电源管理器u1，能够减少其外围的电路的器件数量，有助于较小本发明的升压电路的体积以及降低成本，且还能准确控制变压器t1输出poe电压，适用于需要交换机需要poe功能的产品的使用。
19.其中，本实施例的变压器如图1至图3所示，主绕组n3为变压器t1的引脚1-3，第一次绕组n2为变压器t1的引脚5-4，第二次绕组n1为变压器t1的引脚8-10，第三次绕组n5为变压器t1的引脚9-11。
20.本实施例的直流输入模块1的电路原理如图1至图3所示，直流输入模块1包括二极管d1、二极管d2、固态电容ec1、共模电感lf3、固态电容ec2，还包括有电容c2、电容c3，其中二极管d1、二极管d2组成整流防反接电路，固态电容ec1、共模电感lf3、固态电容ec2组成π型滤波电路，具体连接方式如图1至图3所示。
21.本实施例的直流电源管理器u1的连接方式如图1至图3所示，其通过第一次绕组n2进行供电，输出端用于控制开关管q2的开启和关断，进而控制变压器t1的储能和释放。
22.本实施例的驱动模块3的原理图如图1至图3所示，包括开关管q1和开关管q3，还包括电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r19、电阻r21a1、电阻r108、电阻r23、二极管d7、二极管d8、电容c13以及电容c11；具体的连接方式如图1至图3所示。
23.本实施例的输出模块4的原理图如图1至图3所示，包括二极管d3、二极管d4、固态电容ec4、固态电容ec5、共模电感lf4、固态电容ec3、电容c6、电阻r8、电阻r9以及电阻r10，具体连接方式如图1至图3所示，输出模块4主要用于对变压器t1的输出电压进行整流以及滤波，保证向负载输出稳定的供电。
24.本实施例还设置有反馈模块5，包括光耦u2、三端稳压源q4、二极管d20、电阻r18、电阻r24、电阻r13、电阻r25、电阻r26、电阻r21、电容c14、电容c15以及电容c16，具体的连接方式如图1至图3所示，反馈模块5用于将输出模块4的输出电压反馈到直流电源管理器u1，从而可以根据实际需求对输出电压进行调整。
25.进一步的，本实施例设置有第一地端和第二地端，第一地端为agnd，第二地端为gnd，如图1至图3所示，反馈模块5包括反馈输入单元以及反馈输出单元，直流输入模块1、直流电源管理器u1、驱动模块3、第一次绕组n2、反馈输出单元均与第一地端连接，输出模块4、反馈输入单元均与第二地端连接。具体地，本实施例通过变压器t1和光耦u2将负载与输入隔离开，变压器t1前端的输入端的地与变压器t1后端的负载端的地为不同的地，由变压器t1和光耦u2隔离开，从而形成隔离电源电路，使负载端和输入端间接连接，因此触摸负载没有触电的危险，抗干扰能力强，容易实现升降压转换，容易实现多路输出，电源异常后对负载的损害较小。
26.本实施例的具体工作原理为：1、当输入直流电压12-60v时，电流先经过整流/防反接的二极管d1、二极管d2，再经过π型滤波电路（电容-电感-电容）固态电容ec2、共模电感lf3、固态电容ec1，其中共模电感lf3还有滤除输入电压中的共模噪声的功能，经过π型滤波电路后，输入电压来到变压器的主绕组n3，因此时mos管和直流电源管理器u1还未工作，所以此时的变压器t1的主绕组n3在进行储能，且同时直流电源管理器u1的第4引脚hv通过串联检测电阻r7分压之后，得到一个检测电压，检测输入电压是否在要求之内，接着直流电源管理器u1准备工作；2、因变压器的主绕组n3是由无电流到有电流的一个变化过程，在变压器主绕组n3完成储能后，此时第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5也会有相应的感应电流和电压出现，且方向与主绕组n3n1的相反，第一次绕组n2中产生的电压和电流，经过限流电阻r11和整流二极管d6之后，给直流电源管理器u1供电，使其正常工作，此时的直流电源管
理器u1会通过第5脚输出一个12v的电压（方波）来驱动mos管q2开启，使主绕组n3的能量在一定时间内释放，此时第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5因电磁感应，也会在相应的绕组内产生一个电压和电流，方向与主绕组n3相反，直流电源管理器u1第5脚上连接的是由一个pnp三极管q1和一个npn三极管q3组成的推挽电路，目的是让mos的驱动开启更完全，关闭更快，从而提高升压电路的效率；3、当直流电源管理器u1开始正常工作后，会输出稳定的方波来驱动mos管q2的开启与关闭，mos管q2开，变压器主绕组n3开始释放能量，第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5储存能量，mos管q2关闭，变压器t1的主绕组n3开始储存能量，第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5释放能量，通过反复的驱动mos管q2开和关，使后端第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5的输出经过二极管d3、二极管d4整流后，得到稳定的poe电压（48-57v），其中二极管d3、二极管d4为肖特基二极管；4、同时，后端输出模块4需搭配光耦u2与三端稳压源q4来检测和调节后端的输出是否稳定，并且后端负载越大，会通过光耦u2与三端稳压源q4反馈给直流电源管理器u1，直流电源管理器u1会调节驱动mos管q2的开关频率，使变压器储能和释放能量更快，使后端的带载能力加大。
27.本实施例提供一种大功率反激式升压电路，通过直流电源管理器u1，变压器t1与mos管q2，输出的肖特基二极管d3和二极管d4，反馈的光耦u2与三端稳压源q4组成简单的电路，器件数量少，体积小，使本实施例的电路比现有技术中其他的升压电路设计更简单，也因此本实施例的成本远比现有技术中其他的升压电路成本更低；现有技术中其他的升压电路常见的输出功率一般为60w左右，如果大于此功率，则相应的电路体积和成本会更大，而本实施例的设计体积更小，功率更大，可以达到120w，因此带载能力也更强。
28.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：
1.一种大功率反激式升压电路，其特征在于：包括直流输入模块、升压模块、直流电源管理器u1、驱动模块、开关管q2、输出模块以及反馈模块，所述升压模块包括变压器t1，变压器t1包括主绕组n3、第一次绕组n2、第二次绕组n1以及第三次绕组n5；外部直流电压由所述直流输入模块输入，经由所述直流输入模块的整流滤波后输入所述主绕组n3的一端，所述主绕组n3的另一端与开关管q2的一开关端连接，开关管q2的另一开关端接地，开关管q2的控制端与驱动模块的输出端连接，所述驱动模块的输入端与所述直流电源管理器u1的输出端连接，所述直流电源管理器u1的供电端与所述第一次绕组n2连接，所述直流电源管理器u1的检测端连接有检测电阻r7，检测电阻r7远离直流电源管理器u1的另一端与直流输入模块的输出端连接；所述变压器t1的第二次绕组n1和第三次绕组n5的输出端均与所述输出模块连接，所述输出模块的输出端连接负载，所述反馈模块的输入端与输出模块的输出端连接，所述反馈模块的输出端与直流电源管理器u1的反馈端连接。2.根据权利要求1所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述直流电源管理器u1的型号为gr8874。3.根据权利要求1所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：大功率反激式升压电路设置有第一地端和第二地端，所述反馈模块包括反馈输入单元以及反馈输出单元，所述直流输入模块、直流电源管理器u1、驱动模块、第一次绕组n2、反馈输出单元均与第一地端连接，所述输出模块、反馈输入单元均与第二地端连接。4.根据权利要求3所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述直流输入模块包括二极管d1、二极管d2、固态电容ec1、共模电感lf3、固态电容ec2，二极管d1的阳极连接外部直流电压，二极管d2的阳极连接外部直流电压，二极管d1和二极管d2的阴极均经过固态电容ec2接第一地端，共模电感lf3和固态电容ec1均与固态电容ec2并联，固态电容ec1的正电压端与所述主绕组n3的一端连接。5.根据权利要求3所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述直流电源管理器u1的供电端与第一次绕组n2之间连接有电阻r11和二极管d6。6.根据权利要求3所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述驱动模块包括开关管q1和开关管q3，开关管q1和开关管q3的控制端均与所述直流电源管理模块的输出端连接，开关管q1的一开关端与所述直流电源管理模块的供电端连接，开关管q1的另一开关端与开关管q3的一开关端连接，开关管q3的另一开关端接第一地端，开关管q1的另一开关端与开关管q2的控制端连接。7.根据权利要求6所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述驱动模块还包括电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r19、电阻r21a1、电阻r108、电阻r23、二极管d7、二极管d8、电容c13以及电容c11；所述直流电源管理器u1的输出端依次通过电阻r15、电阻r16、电阻r17与开关管q2的控制端连接，电阻r16通过开关管q1的另一端与电阻r17连接，二极管d7和二极管d8均与电阻r17并联；电阻r21a1的一端与开关管q2的控制端连接，电阻r21a1的另一端通过电阻r108接第一地端，电阻r23、电容c13均与电阻r108并联，开关管q2的另一端通过电阻r23接第一地端，电容c11与开关管q2的两个开关端并联。8.根据权利要求3所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述输出模块包括二
极管d3、二极管d4、固态电容ec4、固态电容ec5、共模电感lf4、固态电容ec3、电容c6、电阻r8、电阻r9以及电阻r10，所述第二次绕组n1和第三次绕组n5的输出端均与二极管d3的阳极连接，二极管d4与二极管d3并联，二极管d3和二极管d4的阴极均与固态电容ec4的正电压端连接，固态电容ec4的负电压端接第二地端，固态电容ec5、共模电感lf4、固态电容ec3、电容c6、电阻r8、电阻r9以及电阻r10均与固态电容ec4并联。9.根据权利要求3所述一种大功率反激式升压电路，其特征在于：所述反馈模块包括光耦u2、三端稳压源q4、二极管d20、电阻r18、电阻r24、电阻r13、电阻r25、电阻r26、电阻r21、电容c14、电容c15以及电容c16；所述输出模块的输出端与二极管d20的阴极连接，二极管d20的阳极通过电阻r18与光耦u2的一控制端连接，光耦u2的另一控制端与三端稳压源q4的阴极连接，三端稳压源q4的阳极接第二地端，三端稳压源q4的控制端与电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端接第二地端，电阻r24与光耦u2的两个控制端并联，电阻r13与二极管d20并联，电容c16的两端分别与三端稳压源q4的阴极和控制端连接，电容c15的一端与光耦u2的另一控制端连接，电容c15的另一端通过电阻r25与电阻r26的一端连接，电阻r21的一端与电阻r26的一端连接，电阻r21的另一端与输出模块的输出端连接；光耦u2的一开关端与所述直流电源管理器u1的反馈端连接，光耦u2的另一端接第一地端，电容c14与光耦u2的两端开关端并联。
技术总结
本发明涉及电源技术领域，尤其是指一种大功率反激式升压电路，通过直流电源管理器U1，变压器T1与MOS管Q2，输出的肖特基二极管D3和二极管D4，反馈的光耦U2与三端稳压源Q4组成简单的电路，器件数量少，体积小，使本实施例的电路比现有技术中其他的升压电路设计更简单，也因此本实施例的成本远比现有技术中其他的升压电路成本更低；现有技术中其他的升压电路常见的输出功率一般为60W左右，如果大于此功率，则相应的电路体积和成本会更大。则相应的电路体积和成本会更大。则相应的电路体积和成本会更大。
技术研发人员：
刘江
受保护的技术使用者：
广东优力普物联科技有限公司
技术研发日：
2023.01.30
技术公布日：
2023/3/10
