CN201674406U - 一种大功率的开关电源装置 - Google Patents

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梁仕斌
刘涛
赵涓
文华
曹敏
张忠才
丁心志
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Abstract

一种大功率的开关电源装置，本实用新型开关电源装置采用PWM波脉宽闭环控制策略，工频电压通过整流桥转换为直流电，通过差模共模滤波回路，消除高次谐波，再通过MOSFET逆变管将其转换为交流电；在这个过程中，主板控制芯片通过MOSFET开关管控制开关电源的通断，通过数字电位计调整电压，通过脉宽调制芯片、光耦器件、驱动器件控制MOSFET逆变管的栅极将直流电转换为交流电；本实用新型具有避免装置重量过重和价格过高，同时在工频电压的输入情况下，能够改善功率因数，充分消除输入电流的高次谐波成分，方便易调节，不随负载阻抗变化，且电源电压能保持稳定的显著优点。

Description

一种大功率的开关电源装置
技术领域：
本实用新型属一种可改善波形，而且功率大，重量轻的大功率的开关电源装置技术领域。
背景技术：
目前市场上各式各样的开关电源很多，在工频电压输入下，能大功率长时间地稳定工作的开关电源也有很多，但重量过重(比如一般计算机UPS电源重达至少也要5Kg)，输出电压还不易调节，且纹波比较大，电压不是很稳定，目前解决这些问题的开关电源在改善波形、减轻重量方面并不理想。
发明内容：
本实用新型要解决的技术问题就是克服现有技术存在的以上缺陷，提出一种输出电流可达5A的大功率开关电源装置；它可由精密可调电阻完成粗调、数字电位计完成微调，且重量不足2Kg，装置中包括有控制保护电路，当装置出现任何问题，均可快速安全地切断电源，从而达到保护电源和人的目的。
本实用新型的技术问题是通过以下方案予以解决的。
一种大功率的开关电源装置，其特征是，主板控制芯片MSP430分别连接有：数字电位计MCP41010-I/SN，脉宽调制芯片SA8382，保护控制芯片555，以及按键输入和显示输出；其中数字电位计MCP41010-I/SN连接PWM控制芯片；脉宽调制芯片SA8382连接光耦器件TLP250、P521和驱动器件IR2101；保护控制芯片555连接差分保护芯片74HC05和MOSFET逆变管IRFP460；MOSFET逆变管IRFP460分别与驱动器件IR2101连接，并通过直流电与保护电路和LRC滤波电路连接，而且通过交流可控电压输出；由220V交流电经LC滤波装置经整流桥BU808至MOSFET开关管至保护电路和RLC滤波电路连接到MOSFET逆变管IRFP460；保护控制芯片555与光耦器件TLP250、P521连接；PWM控制芯片KA3525与MOSFET开关管连接。
工作方式是先进行整流，在这一过程中加入MOSFET管进行控制通断，MOSFET管的栅极(G极)由主板控制芯片、数字电位计、精密可调电阻控制，精密可调电阻先进行粗调，数字电位计内的256个档位进行微调。后进行逆变，在这一过程中整流输出的直流加载到MOSFET管的漏极(D极)，MOSFET管的栅极(G极)由主板控制芯片、脉宽调制芯片、光耦器件、驱动器件等控制，MOSFET管的源极(S极)输出的则是幅值、频率均稳定可调的交流电。当开关电源装置出现异常时，通过MOSFET逆变管的栅极(G极)输出信号至差分保护芯片、保护控制芯片、主板控制芯片等，保护控制芯片瞬间切断光耦器件，主板控制芯片通过PWM控制芯片同时切断MOSFET开关管，从而达到保护开关电源的目的。开关电源输出电压的幅值和频率均可调节，粗调由精密可调电阻控制，微调由连接在主板控制芯片的键盘控制板调节，且幅值和频率均可在数码管或LED上显示，直观方便地查看输出电压的参数。
下面结合附图及实施例进一步阐述本实用新型内容。
附图说明：
图1为本实用新型装置的结构框图；
图2为交流电转换为直流电的部分整流电路图；
图3为直流电转换为交流电的部分逆变电路图。
具体实施方式：
本实用新型一种大功率的开关电源装置，其连接方式为，主板控制芯片MSP430分别连接有：数字电位计MCP41010-I/SN，脉宽调制芯片SA8382，保护控制芯片555，以及按键输入和显示输出；其中数字电位计MCP41010-I/SN连接PWM控制芯片；脉宽调制芯片SA8382连接光耦器件TLP250、P521和驱动器件IR2101；保护控制芯片555连接差分保护芯片74HC05和MOSFET逆变管IRFP460；MOSFET逆变管IRFP460分别与驱动器件IR2101连接，并通过直流电与保护电路和LRC滤波电路连接，而且通过交流可控电压输出；由220V交流电经LC滤波装置经整流桥BU808至MOSFET开关管至保护电路和RLC滤波电路连接到MOSFET逆变管IRFP460；保护控制芯片555与光耦器件TLP250、P521连接；PWM控制芯片KA3525与MOSFET开关管连接。本开关电源装置具体连接结构图如图1所示，主要包括整流和逆变两个电路。
整流电路实施的连接方式如图2所示，工作原理如下：将工频电压通过电感L1，电容C1、C2滤波主要滤除交流电的高次谐波，通过整流器U1进行整流，整流后连接耦合滤波电容C5，之后通过MOSFET开关管Q1、Q2，MOSFET开关管由主板控制芯片和PWM控制芯片控制，R1、R2主要起限流作用，再通过二极管D1对电压进行保护，当电压过高时，D1反向被击穿，最后通过电阻R3、R4，电感L2、电容C3、C4、C6进行滤波。
逆变电路实施的连接方式如图3所示，栅极(G极)的信号由主板控制芯片、脉宽调制芯片、光耦器件、驱动器件U1提供，Q1-Q4四支MOSFET管组成H桥作为对称桥臂配合使用，送至H桥的电压+310V、+310VG被分别加在Q1和Q4、Q2和Q3的对称管上(信号是两组幅度相等，极性相反的脉冲信号)，这样就有效的避免了上下桥管同时导通，发生短路。当停止工作时，Q1的栅极(G极)通过R1、R8、D1放电，漏极(D极)由R4、D5进行放电，源极(S极)通过负载放电，Q2的栅极(G极)通过R2、R3、D2放电，漏极(D极)由负载进行放电、源极(S极)通过R6放电，其中Q3、Q4控制、放电没有标出或说明，具体与Q1、Q2一致。最终开关电源装置输出稳压可调信号OUT1和OUT2。

Claims (1)

1.一种大功率的开关电源装置，其特征是，主板控制芯片MSP430分别连接有：数字电位计MCP41010-I/SN，脉宽调制芯片SA8382，保护控制芯片555，以及按键输入和显示输出；其中数字电位计MCP41010-I/SN连接PWM控制芯片；脉宽调制芯片SA8382连接光耦器件TLP250、P521和驱动器件IR2101；保护控制芯片555连接差分保护芯片74HC05和MOSFET逆变管IRFP460；MOSFET逆变管IRFP460分别与驱动器件IR2101连接，并通过直流电与保护电路和LRC滤波电路连接，而且通过交流可控电压输出；由220V交流电经LC滤波装置经整流桥BU808至MOSFET开关管至保护电路和RLC滤波电路连接到MOSFET逆变管IRFP460；保护控制芯片555与光耦器件TLP250、P521连接；PWM控制芯片KA3525与MOSFET开关管连接。
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