CN209516941U - 一种船载电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船载电源转换装置，包括依次连接的电压输入模块，过压保护模块，降压型恒流恒压控制模块和整流滤波模块，所述降压型恒流恒压控制模块由恒流恒压芯片U1和电阻R5组成。本实用新型方案所述的船载电源转换装置电源输入耐压范围宽，直接将直流转换成直流，电压和电流输出恒定可调，不仅过电压承受能力大大提升，降低了船用电子设备故障率，而且发热量小，极大的减少了能源消耗，体积小价格便宜，便于推广。

Description

一种船载电源转换装置

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种船载电源转换装置。

背景技术

电源转换器是指将某一电压等级的电源转换成其他电压等级的电源的装置。

目前船载用电源转换器需先将船用电DC12-24V转换为AC220V然后再通过手机或者电子设备电源转换器再将AC220V转变为船用电子用电器所需之电压，多次转换，能源利用率不高。船载设备主要由大型柴油机发电，柴油机供电瞬间电压(可达到DC60V)常常会大于传统电源转换器的输入最高电压(耐压30V),传统电源转换器在船只上使用寿命会非常短，容易被瞬间大电压烧坏，从而影响到船只设备使用，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电源转换装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种船载电源转换装置，包括依次连接的电压输入模块，过压保护模块，降压型恒流恒压控制模块和整流滤波模块，所述降压型恒流恒压控制模块由恒流恒压芯片U1和电阻R5组成，所述恒流恒压芯片U1的电源输入端1与外接电源连接，所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3、反馈电压负采样端4和芯片地端6短接并通过所述电阻R5与所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8连接，所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8与电感电流检测电阻负端7短接。

优选的，所述降压型恒流恒压控制模块还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，所述电阻R1和电阻R3的一端均与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3连接，所述电阻R2和电阻R4的一端均与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压负采样端4连接，所述电阻R1和电阻R2的另一端均与所述恒流恒压芯片U1的芯片地6连接，所述电阻R3一端接所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3，另一端与整流滤波模块的负载高电势端连接，所述电阻R4一端与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压负采样端4连接，另一端接地。

优选的，所述电阻R1和电阻R2的数值相等，所述电阻R3和电阻R4的数值相等。

优选的，所述过压保护模块由二极管D1，二极管D3，电容C2，电容C3和电阻R7组成，所述外接电源通过电阻R7与所述恒流恒压芯片U1的电源端2连接，所述二极管D3负极端接所述恒流恒压芯片U1的电源端2，正极端通过所述电容C3与所述恒流恒压芯片U1输出端5连接，所述电容C2与所述二极管D3并联，所述二极管D3正极端与所述恒流恒压芯片U1的芯片地6连接，所述二极管D1的负极端与所述恒流恒压芯片U1输出端5连接，正极端与整流滤波模块的负载高电势端连接。

优选的，所述二极管D3为肖基特二极管。

优选的，所述整流滤波模块由电感L，二极管D2和电阻R6组成，所述电感L一端接所述恒流恒压芯片U1芯片地端6，另一端与所述整流滤波模块的负载高电势端连接，所述二极管D2的正极端与地连接，负极端与所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8连接，所述电阻R6一端与所述整流滤波模块的负载高电势端连接，另一端接地。

优选的，所述整流滤波模块还包括电容C4，所述电容C4与所述电阻R6并联。

优选的，所述电感L的数值在33uH-100uH之间。

优选的，所述外接电源通过电容C1接地。

优选的，所述恒流恒压芯片U1采用PWM控制方式，开关频率为140kHz。

本实用新型方案所述的船载电源转换装置电源输入耐压范围宽，直接将直流转换成直流，电压和电流输出恒定可调，不仅过电压承受能力大大提升，降低了船用电子设备故障率，而且发热量小，极大的减少了能源消耗，体积小价格便宜，便于推广。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种船载电源转换装置的原理图；

图2为本实用新型提供的一种船载电源转换装置的模块图；

图3为本实用新型提供的又一种船载电源转换装置的原理图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-2所示，本实用新型提供一种船载电源转换装置，包括依次连接的电压输入模块1，过压保护模块2，降压型恒流恒压控制模块3和整流滤波模块4，所述降压型恒流恒压控制模块3由恒流恒压芯片U1和电阻R5组成，所述恒流恒压芯片U1的电源输入端1与外接电源连接，所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3、反馈电压负采样端4和芯片地端6短接并通过所述电阻R5与所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8连接，所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8与电感电流检测电阻负端7短接。

在本实用新型实施例中，外接电源通过所述电压输入模块1和所述过压保护模块2将过电压处理后，再经降压型恒流恒压控制模块3进行电源转换，转换后输出的电压或电流经所述整流滤波模块4进行整流滤波，最后输出恒定电压和/或恒定电流的直流给负载使用。所述外接电源为直流电源，输入电压范围优选8-60V。

在所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3和负采样端4设置分压电阻，通过对所述分压电阻的阻值进行调节可以更好的实现对所述恒流恒压芯片U1的输出端5的输出电压值的调节，且设置好后所述恒流恒压芯片U1的输出端5的输出电压值为固定值。

在本实用新型实施例中，所述所述恒流恒压芯片U1输出的最大电流值可以通过所述电阻R5进行调节，例如，假设所述恒流恒压芯片U1的芯片地端6和电感电流检测电阻正端8的电压差为150mV，所述电阻R5的电阻值为100mΩ，则输出电流限值Imax＝150mV/100mΩ＝1.5A。

为了更好的实现本实用新型所述的电压转换功能，所述恒流恒压芯片U1的型号优选为H6205，H6205是支持宽电压输入的开关降压型DC-DC的控制器，内置100V-17A的高压mos，最高输入电压可高达80V。H6205同时支持输出恒压和输出恒流，所述控制器内部集成软启动以及过温保护电路，输出短路保护，限流保护等功能，提高***可靠性。所述控制器具有低待机功耗、高效率、低纹波、优异的母线电压调整率和负载调整率等特性。

综上所述，本实用新型方案所述的船载电源转换装置电源输入耐压范围宽，直接将直流转换成直流，电压和电流输出恒定可调，不仅过电压承受能力大大提升，降低了船用电子设备故障率，而且发热量小，极大的减少了能源消耗，体积小价格便宜，便于推广。

优选的，如图3所示，为了更好的实现对输出电压的调节控制，所述降压型恒流恒压控制模块3还可以包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，所述电阻R1和电阻R3的一端均与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3连接，所述电阻R2和电阻R4的一端均与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压负采样端4连接，所述电阻R1和电阻R2的另一端均与所述恒流恒压芯片U1的芯片地6连接，所述电阻R3一端接所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3，另一端与整流滤波模块4的负载高电势端连接，所述电阻R4一端与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压负采样端4连接，另一端接地。

在本实用新型实施例中，所述恒流恒压芯片U1的工作输入电压范围为8-60V，通过在所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3接入电阻R1和R3，在反馈电压负采样端4接入电阻R2，R4，并通过对所述电阻R1，R2，R3，R4的数值进行设置调整，实现对所述恒流恒压芯片U1的输出端5的输出电压值的灵活调整，且输出电压恒定，范围从4V到30V可调。

优选的，为了便于对所述恒流恒压芯片U1的输出端5的输出电压值的调整，所述电阻R1和电阻R2的数值相等，所述电阻R3和电阻R4的数值相等。作为本领域普通技术人员可知的是，本实用新型所述的电阻值之间的关系仅是因为在所述电阻R1和电阻R2的数值相等，所述电阻R3和电阻R4的数值相等时电压调整比较方便，实用性较好，其他形式的电阻值关系也是可以实现本实用新型所述的对所述恒流恒压芯片U1的输出端5的输出电压值进行调整的。优选的，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4选用1％精度的电阻。

优选的，所述过压保护模块2由二极管D1，二极管D3，电容C2，电容C3和电阻R7组成，所述外接电源通过电阻R7与所述恒流恒压芯片U1的电源端2连接，所述二极管D3负极端接所述恒流恒压芯片U1的电源端2，正极端通过所述电容C3与所述恒流恒压芯片U1输出端5连接，所述电容C2与所述二极管D3并联，所述二极管D3正极端与所述恒流恒压芯片U1的芯片地6连接，所述二极管D1的负极端与所述恒流恒压芯片U1输出端5连接，正极端与整流滤波模块4的负载高电势端连接。当所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3和负采样端4未连接所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4时，所述C2的参数优选22uF/6V；当所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3和负采样端4连接所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4时，所述C2的参数优选4.7uF/16V。

在本实用新型实施例中，外接电源通过所述过电压保护模块过滤后形成，尖峰电压或干扰电压等过电压被所述过电压模块吸收，最后输入到所述恒流恒压芯片U1的电源端2的电压较稳定，可以有效的防止所述恒流恒压芯片U1被外接电源的过电压损坏，提高可靠性。

优选的，为了提高本实用新型所述的船载电源转换装置的性能，所述过压保护模块2的二极管D3选用肖基特二极管。此种二极管开关频率高和正向导通压降低，仅0.4V左右，反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)。

优选的，所述整流滤波模块4由电感L，二极管D2和电阻R6组成，所述电感L一端接所述恒流恒压芯片U1芯片地端6，另一端与所述整流滤波模块4的负载高电势端连接，所述二极管D2的正极端与地连接，负极端与所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8连接，所述电阻R6一端与所述整流滤波模块4的负载高电势端连接，另一端接地。

在本实用新型实施例中，所述整流滤波模块4用于将所述恒流恒压芯片U1输出的电压进行整流和滤波，得到更平稳和可靠性更高的电压后，再向负载供电。

优选的，如图3所示，为了更好的提高所述整流滤波模块4的整流和滤波性能，在所述整流滤波模块4中设置电容C4，所述电容C4与所述电阻R6并联。

优选的，为了提高本实用新型所述的船载电源转换装置的效率，所述电感L的数值在33uH-100uH之间，此范围的电感值可获得小的纹波电流，有助于提高效率。

优选的，考虑到船载柴油发电机供电瞬间电压可达到DC60V，谐波和过电压较多，电压非常不稳定，为了加强对外接电源的抗干扰，所述外接电源还通过电容C1接地，进一步过滤过电压。

本实用新型所述船载电源转换装置采用固定频率的PWM控制方式进行电源转换，为了将所述装置的电源转换效率控制在较好的水平，降低开关损耗，开关频率优选140kHz，轻载时也可以降低开关频率以获得更高的转换效率

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船载电源转换装置，其特征在于，包括依次连接的电压输入模块，过压保护模块，降压型恒流恒压控制模块和整流滤波模块，所述降压型恒流恒压控制模块由恒流恒压芯片U1和电阻R5组成，所述恒流恒压芯片U1的电源输入端1与外接电源连接，所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3、反馈电压负采样端4和芯片地端6短接并通过所述电阻R5与所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8连接，所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8与电感电流检测电阻负端7短接。

2.根据权利要求1所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述降压型恒流恒压控制模块还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，所述电阻R1和电阻R3的一端均与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3连接，所述电阻R2和电阻R4的一端均与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压负采样端4连接，所述电阻R1和电阻R2的另一端均与所述恒流恒压芯片U1的芯片地6连接，所述电阻R3一端接所述恒流恒压芯片U1的反馈电压正采样端3，另一端与整流滤波模块的负载高电势端连接，所述电阻R4一端与所述恒流恒压芯片U1的反馈电压负采样端4连接，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述电阻R1和电阻R2的数值相等，所述电阻R3和电阻R4的数值相等。

4.根据权利要求1所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述过压保护模块由二极管D1，二极管D3，电容C2，电容C3和电阻R7组成，所述外接电源通过电阻R7与所述恒流恒压芯片U1的电源端2连接，所述二极管D3负极端接所述恒流恒压芯片U1的电源端2，正极端通过所述电容C3与所述恒流恒压芯片U1输出端5连接，所述电容C2与所述二极管D3并联，所述二极管D3正极端与所述恒流恒压芯片U1的芯片地6连接，所述二极管D1的负极端与所述恒流恒压芯片U1输出端5连接，正极端与整流滤波模块的负载高电势端连接。

5.根据权利要求4所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述二极管D3为肖基特二极管。

6.根据权利要求1所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述整流滤波模块由电感L，二极管D2和电阻R6组成，所述电感L一端接所述恒流恒压芯片U1芯片地端6，另一端与所述整流滤波模块的负载高电势端连接，所述二极管D2的正极端与地连接，负极端与所述恒流恒压芯片U1的电感电流检测电阻正端8连接，所述电阻R6一端与所述整流滤波模块的负载高电势端连接，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述整流滤波模块还包括电容C4，所述电容C4与所述电阻R6并联。

8.根据权利要求6所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述电感L的数值在33uH-100uH之间。

9.根据权利要求1所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述外接电源通过电容C1接地。

10.根据权利要求1所述的船载电源转换装置，其特征在于，所述恒流恒压芯片U1采用PWM控制方式，开关频率为140kHz。