超寬輸入電壓dc-dc電源的製作方法
2023-05-28 09:22:11 2
超寬輸入電壓dc-dc電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種超寬輸入電壓DC-DC電源，其中，電源主要由初級高壓部分和次級低壓部分構成。初級高壓部分包括：安規電路及EMI濾波電路，高壓側輸入到安規電路及EMI濾波電路；過壓保護電路，EMI濾波電路的輸出送到過壓保護電路；高頻變壓器及功率開關管，過壓保護電路的輸出接到高頻變壓器，將高壓降為需要的低壓。次級低壓部分包括整流電路，高頻變壓器的輸出送到整流電路。功率開關管連接到PWM控制晶片，PWM控制晶片產生驅動脈衝控制功率開關管的通斷。採樣反饋電路連接到整流電路的輸出，採樣反饋電路經隔離電路連接到PWM控制晶片，PWM控制晶片控制輸出佔空比，調節輸出電壓。該電源可以實現在電力電子機櫃中自舉供電。
【專利說明】超寬輸入電壓DC-DC電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣設備領域，特別地涉及一種超寬輸入電壓DC-DC電源，其適於在逆變器、變頻器中使用。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著電力電子技術的發展，電力電子設備種類複雜、應用領域廣泛。主要產品包含變頻器、逆變器、變流器、開關電源等，應用領域包括風電變流器、光伏逆變器、廠用變頻器、電網用無功補償器等。各個應用領域對電源的體積、重量、效率等方面提出了越來越高的要求。
[0003]目前各領域採用的開關電源基本上為採用櫃內UPS為各個器件供電。對於功率單元內部的供電採用上述供電方式會有結構複雜、成本高、效率低等不足。為此，選用一種高效、穩定DC-DC自舉電源十分必要。這樣省去了諸多外部器件，既簡化了電源設計、節約了成本，又可獲得較高的轉換效率。
實用新型內容
[0004]本實用新型提出一種超寬輸入電壓DC-DC電源，其能很好地解決上述問題，並可以實現在電力電子機櫃中自舉供電。
[0005]本實用新型可以通過下述方案來實現。
[0006]一種超寬輸入電壓DC-DC電源，其中，所述電源主要由初級高壓部分和次級低壓部分構成，
[0007]所述初級高壓部分包括:
[0008]安規電路及EMI濾波電路，高壓側輸入到所述安規電路及所述EMI濾波電路；
[0009]過壓保護電路，所述EMI濾波電路的輸出送到所述過壓保護電路；
[0010]高頻變壓器及功率開關管，所述過壓保護電路的輸出接到所述高頻變壓器，將高壓降為需要的低壓，
[0011]所述次級低壓部分包括整流電路，所述高頻變壓器的輸出送到所述整流電路。
[0012]優選地，所述功率開關管連接到PWM控制晶片，所述PWM控制晶片產生驅動脈衝控制所述功率開關管的通斷。
[0013]優選地，採樣反饋電路連接到所述整流電路的輸出，所述採樣反饋電路經隔離電路連接到所述PWM控制晶片，所述PWM控制晶片控制輸出佔空比，調節輸出電壓。
[0014]優選地，所述功率開關管為K2225，額定電壓為1500V，額定電流為2A，最大開關頻率達IMHz。
[0015]優選地，所述PWM控制晶片為UC3844。
[0016]優選地，所述高頻變壓器具有原邊輸入繞組、副邊輸出繞組和自舉供電繞組。
[0017]優選地，所述高頻變壓器的變壓器磁芯為飛利浦磁芯EFD25。
[0018]優選地，所述整流電路包括快恢復二極體BYV29、C-L-C濾波電路。
[0019]優選地，所述隔離電路包括光耦PC817。
[0020]高壓側輸入到安規電路及EMI濾波電路，可以防止浪湧電壓、過載電流，濾除幹擾等作用。
[0021]輸出送到過壓保護電路，可以將輸入電壓控制在合理的範圍內，防止輸入過高造成器件損壞。
[0022]輸出電壓經誤差採集補償電路，經過電氣隔離器件將信號送到PWM控制晶片，調節輸出電壓。
[0023]優選地，所述MO SFET的驅動晶片選用PWM晶片UC3844。此晶片由電流環和電壓環雙閉環進行控制輸出，具有響應速度快、調節精度高的特點。
[0024]優選地，所述高頻變壓器可以為定製變壓器。
[0025]優選地，所述誤差採集補償電路選用並聯穩壓二極體TL431，通過設置取樣電阻可以實現Vref至36V的輸出誤差採樣。電路通過添加零點和極點，實現頻率補償。
[0026]所述隔離器件選用光耦PC817，可以實現高低壓的電氣隔離。
[0027]該電源通過將母線直流電壓通過開關管通斷將能量通過變壓器傳輸到低壓側。並通過對開關管電流採樣及輸出電壓採樣，實現電流環與電壓環雙閉環控制。
[0028]該電源既能滿足櫃內供電需求，同時具有輸入電壓範圍寬、調節精度高、響應迅速的特點。對於簡化供電系統設計、節約成本，有著非常積極的作用。
[0029]本電源具有結構簡單、可靠性強的特點，在風電變流器、光伏逆變器及高壓變頻器中都可以廣泛應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為根據本實用新型的一個實施方式的超寬輸入電壓DC-DC電源的示意圖。
[0031]圖2為所述電源的基本原理圖。
[0032]圖3為作為根據本實用新型的一個實施方式的PWM控制晶片的示例的UC3844的功能框圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步詳細說明如下。
[0034]從圖2可以看到，該原理圖在圖1所示的示意圖的基礎上，增加了各電路部分的局部電路。如圖1所示，該電源電路包括高壓區域和低壓區域。具體地，該電源電路包括:EMI濾波電路1000、過壓保護電路2000、開關器件(即通過開關管M0SFET) 5000、高頻變壓器3000、採樣反饋電路6000、隔離電路8000、PWM控制晶片7000等幾部分。
[0035]在一個示例中，所述PWM控制晶片7000為UC3844，圖3示出了 UC3844的功能框圖，在此不作詳細說明。
[0036]其中，高壓經過安規及EMI電路1000、過壓保護電路(2000後進入高頻變壓器3000，通過功率開關管M0SFET5000通斷，實現將能量傳輸到變壓器次級輸出端，即經由次級整流濾波4000後輸出。
[0037]採樣反饋補償電路6000通過監測輸出誤差，將信息通過隔離電路8000傳遞給PWM控制晶片7000，控制晶片通過對收集到的反饋信息，調節輸出脈衝佔空比實現對輸出的控制。補償電路中根據加入零點和極點的方法保證整個環路增益及相位的穩定。
[0038]該電源的輸入工作電壓範圍可以很寬，可以適應不同場合的工作需要。在工作過程中，將母線高壓轉換為控制電路需要的低壓，無需藉助外接電源可以實現自舉供電。可以完全消除因供電迴路故障引起的一系列相應故障。可以對功率電路及控制保護電路起到很好的保護作用。
[0039]該實用新型的特徵包括，但不限於:
[0040]能夠實現超寬電壓輸入的要求60V?1200V，可以適應不同應用場合及工況；
[0041]可以在直流電壓下實現自舉供電，當外部電力系統故障時可以不受影響，從而保護相關電路；
[0042]定製變壓器能夠實現微漏感，從而減小對電路的不良影響同時傳輸效率高；
[0043]採樣反饋補償迴路能夠實現電壓電流雙閉環控制，控制精度高、響應快。
[0044]多繞組輸出，可以根據各輸出工況對反饋迴路進行加權評估，反饋信息更加全面可靠。
[0045]上面參照【專利附圖】
【附圖說明】了本實用新型的優選實施方式。但是，應當理解，上述說明僅是示例性的。本領域的技術人員可以在不脫離本實用新型的精神和範圍的前提下，對本實用新型作出各種修改和變型。本實用新型的保護範圍由所附的權利要求書限定。
【權利要求】
1.一種超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於，所述電源主要由初級高壓部分和次級低壓部分構成， 所述初級高壓部分包括: 安規電路及EMI濾波電路，高壓側輸入到所述安規電路及所述EMI濾波電路； 過壓保護電路，所述EMI濾波電路的輸出送到所述過壓保護電路； 高頻變壓器及功率開關管，所述過壓保護電路的輸出接到所述高頻變壓器，將高壓降為需要的低壓， 所述次級低壓部分包括整流電路，所述高頻變壓器的輸出送到所述整流電路。
2.根據權利要求1所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述功率開關管連接到PWM控制晶片，所述PWM控制晶片產生驅動脈衝控制所述功率開關管的通斷。
3.根據權利要求2所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 採樣反饋電路連接到所述整流電路的輸出，所述採樣反饋電路經隔離電路連接到所述PWM控制晶片，所述PWM控制晶片控制輸出佔空比，調節輸出電壓。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述功率開關管為K2225，額定電壓為1500V，額定電流為2A，最大開關頻率達1MHz。
5.根據權利要求2或3所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述PWM控制晶片為UC3844。
6.根據權利要求1至3中的任一項所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述高頻變壓器具有原邊輸入繞組、副邊輸出繞組和自舉供電繞組。
7.根據權利要求6所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述高頻變壓器的變壓器磁芯為飛利浦磁芯EFD25。
8.根據權利要求1至3中的任一項所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述整流電路包括快恢復二極體BYV29、C-L-C濾波電路。
9.根據權利要求3所述的超寬輸入電壓DC-DC電源，其特徵在於， 所述隔離電路包括光耦PC817。
【文檔編號】H02M3/28GK204244076SQ201420365436
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】王海建 申請人:國電龍源電氣有限公司