CN204244076U - 超宽输入电压dc-dc电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超宽输入电压DC-DC电源，其中，电源主要由初级高压部分和次级低压部分构成。初级高压部分包括：安规电路及EMI滤波电路，高压侧输入到安规电路及EMI滤波电路；过压保护电路，EMI滤波电路的输出送到过压保护电路；高频变压器及功率开关管，过压保护电路的输出接到高频变压器，将高压降为需要的低压。次级低压部分包括整流电路，高频变压器的输出送到整流电路。功率开关管连接到PWM控制芯片，PWM控制芯片产生驱动脉冲控制功率开关管的通断。采样反馈电路连接到整流电路的输出，采样反馈电路经隔离电路连接到PWM控制芯片，PWM控制芯片控制输出占空比，调节输出电压。该电源可以实现在电力电子机柜中自举供电。

Description

超宽输入电压DC-DC电源

技术领域

本实用新型涉及电气设备领域，特别地涉及一种超宽输入电压DC-DC电源，其适于在逆变器、变频器中使用。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，电力电子设备种类复杂、应用领域广泛。主要产品包含变频器、逆变器、变流器、开关电源等，应用领域包括风电变流器、光伏逆变器、厂用变频器、电网用无功补偿器等。各个应用领域对电源的体积、重量、效率等方面提出了越来越高的要求。

目前各领域采用的开关电源基本上为采用柜内UPS为各个器件供电。对于功率单元内部的供电采用上述供电方式会有结构复杂、成本高、效率低等不足。为此，选用一种高效、稳定DC-DC自举电源十分必要。这样省去了诸多外部器件，既简化了电源设计、节约了成本，又可获得较高的转换效率。

实用新型内容

本实用新型提出一种超宽输入电压DC-DC电源，其能很好地解决上述问题，并可以实现在电力电子机柜中自举供电。

本实用新型可以通过下述方案来实现。

一种超宽输入电压DC-DC电源，其中，所述电源主要由初级高压部分和次级低压部分构成，

所述初级高压部分包括：

安规电路及EMI滤波电路，高压侧输入到所述安规电路及所述EMI滤波电路；

过压保护电路，所述EMI滤波电路的输出送到所述过压保护电路；

高频变压器及功率开关管，所述过压保护电路的输出接到所述高频变压器，将高压降为需要的低压，

所述次级低压部分包括整流电路，所述高频变压器的输出送到所述整流电路。

优选地，所述功率开关管连接到PWM控制芯片，所述PWM控制芯片产生驱动脉冲控制所述功率开关管的通断。

优选地，采样反馈电路连接到所述整流电路的输出，所述采样反馈电路经隔离电路连接到所述PWM控制芯片，所述PWM控制芯片控制输出占空比，调节输出电压。

优选地，所述功率开关管为K2225，额定电压为1500V，额定电流为2A，最大开关频率达1MHz。

优选地，所述PWM控制芯片为UC3844。

优选地，所述高频变压器具有原边输入绕组、副边输出绕组和自举供电绕组。

优选地，所述高频变压器的变压器磁芯为飞利浦磁芯EFD25。

优选地，所述整流电路包括快恢复二极管BYV29、C-L-C滤波电路。

优选地，所述隔离电路包括光耦PC817。

高压侧输入到安规电路及EMI滤波电路，可以防止浪涌电压、过载电流，滤除干扰等作用。

输出送到过压保护电路，可以将输入电压控制在合理的范围内，防止输入过高造成器件损坏。

输出电压经误差采集补偿电路，经过电气隔离器件将信号送到PWM控制芯片，调节输出电压。

优选地，所述MO SFET的驱动芯片选用PWM芯片UC3844。此芯片由电流环和电压环双闭环进行控制输出，具有响应速度快、调节精度高的特点。

优选地，所述高频变压器可以为定制变压器。

优选地，所述误差采集补偿电路选用并联稳压二极管TL431，通过设置取样电阻可以实现Vref至36V的输出误差采样。电路通过添加零点和极点，实现频率补偿。

所述隔离器件选用光耦PC817，可以实现高低压的电气隔离。

该电源通过将母线直流电压通过开关管通断将能量通过变压器传输到低压侧。并通过对开关管电流采样及输出电压采样，实现电流环与电压环双闭环控制。

该电源既能满足柜内供电需求，同时具有输入电压范围宽、调节精度高、响应迅速的特点。对于简化供电***设计、节约成本，有着非常积极的作用。

本电源具有结构简单、可靠性强的特点，在风电变流器、光伏逆变器及高压变频器中都可以广泛应用。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施方式的超宽输入电压DC-DC电源的示意图。

图2为所述电源的基本原理图。

图3为作为根据本实用新型的一个实施方式的PWM控制芯片的示例的UC3844的功能框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细说明如下。

从图2可以看到，该原理图在图1所示的示意图的基础上，增加了各电路部分的局部电路。如图1所示，该电源电路包括高压区域和低压区域。具体地，该电源电路包括：EMI滤波电路1000、过压保护电路2000、开关器件(即通过开关管MOSFET)5000、高频变压器3000、采样反馈电路6000、隔离电路8000、PWM控制芯片7000等几部分。

在一个示例中，所述PWM控制芯片7000为UC3844，图3示出了UC3844的功能框图，在此不作详细说明。

其中，高压经过安规及EMI电路1000、过压保护电路(2000后进入高频变压器3000，通过功率开关管MOSFET5000通断，实现将能量传输到变压器次级输出端，即经由次级整流滤波4000后输出。

采样反馈补偿电路6000通过监测输出误差，将信息通过隔离电路8000传递给PWM控制芯片7000，控制芯片通过对收集到的反馈信息，调节输出脉冲占空比实现对输出的控制。补偿电路中根据加入零点和极点的方法保证整个环路增益及相位的稳定。

该电源的输入工作电压范围可以很宽，可以适应不同场合的工作需要。在工作过程中，将母线高压转换为控制电路需要的低压，无需借助外接电源可以实现自举供电。可以完全消除因供电回路故障引起的一系列相应故障。可以对功率电路及控制保护电路起到很好的保护作用。

该实用新型的特征包括，但不限于：

能够实现超宽电压输入的要求60V～1200V，可以适应不同应用场合及工况；

可以在直流电压下实现自举供电，当外部电力***故障时可以不受影响，从而保护相关电路；

定制变压器能够实现微漏感，从而减小对电路的不良影响同时传输效率高；

采样反馈补偿回路能够实现电压电流双闭环控制，控制精度高、响应快。

多绕组输出，可以根据各输出工况对反馈回路进行加权评估，反馈信息更加全面可靠。

上面参照附图说明了本实用新型的优选实施方式。但是，应当理解，上述说明仅是示例性的。本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，对本实用新型作出各种修改和变型。本实用新型的保护范围由所附的权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于，所述电源主要由初级高压部分和次级低压部分构成， 

所述初级高压部分包括： 

安规电路及EMI滤波电路，高压侧输入到所述安规电路及所述EMI滤波电路； 

过压保护电路，所述EMI滤波电路的输出送到所述过压保护电路； 

高频变压器及功率开关管，所述过压保护电路的输出接到所述高频变压器，将高压降为需要的低压， 

所述次级低压部分包括整流电路，所述高频变压器的输出送到所述整流电路。 

2.根据权利要求1所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述功率开关管连接到PWM控制芯片，所述PWM控制芯片产生驱动脉冲控制所述功率开关管的通断。 

3.根据权利要求2所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

采样反馈电路连接到所述整流电路的输出，所述采样反馈电路经隔离电路连接到所述PWM控制芯片，所述PWM控制芯片控制输出占空比，调节输出电压。 

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述功率开关管为K2225，额定电压为1500V，额定电流为2A，最大开关频率达1MHz。 

5.根据权利要求2或3所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述PWM控制芯片为UC3844。 

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述高频变压器具有原边输入绕组、副边输出绕组和自举供电绕组。 

7.根据权利要求6所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述高频变压器的变压器磁芯为飞利浦磁芯EFD25。 

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述整流电路包括快恢复二极管BYV29、C-L-C滤波电路。 

9.根据权利要求3所述的超宽输入电压DC-DC电源，其特征在于， 

所述隔离电路包括光耦PC817。