CN209593259U - 一种反激式dc-dc电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反激式DC‑DC电源装置，属于电源开关技术，该装置包括可拆卸连接的圆形壳盖和圆形壳体、以及内部设置的电源电路，壳体的上表面下凹形成三个相互独立的隔离腔，隔离腔之间通过线槽连接，本实用新型使用屏蔽壳分装电源电路，将封装完成的电源电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，减小电路整体输出电压纹波和工作噪声，该方案包括基于LM5032芯片为核心的主控电路以及环路补偿电路，能够有效提高电源输出电压的稳定性，不仅可以提高电源模块的稳定裕度，而且能够解决开关电源输出振荡等问题。

Description

一种反激式DC-DC电源装置

技术领域

本实用新型属于电源开关技术，尤其涉及一种反激式DC-DC电源装置。

背景技术

DC-DC电源装置是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，其采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。现阶段，DC-DC电源装置广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。

伴随着开关电源越来越广泛的应用，对于开关电源的性能及工作稳定性要求越来越高。现有技术中，国内主流电源厂商生产的电源模块缺少有效的屏蔽壳体和环路补偿电路，导致电源模块存在输出振荡、输出不稳定等问题，特别是在高频工况下，电源模块的输出振荡剧烈，其工作稳定性和可靠性有待提高。

实用新型内容

本实用新型使用屏蔽壳分装电源电路，将封装完成的电源电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，减小电路整体输出电压纹波和工作噪声，该方案包括基于LM5032芯片为核心的主控电路以及环路补偿电路，能够有效提高电源输出电压的稳定性，不仅可以提高电源模块的稳定裕度，而且能够解决开关电源输出振荡等问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种反激式DC-DC电源装置，其特征在于，包括可拆卸连接的圆形壳盖和圆形壳体、以及圆形壳体内部设置的电源电路，其中：圆形壳体的上表面由铣刀铣出三个独立的隔离腔：即第一隔离腔、第二隔离腔和第三隔离腔，隔离腔之间开设有内部线槽，第一隔离腔和第三隔离腔的侧面均开设有外部线槽，隔离腔的底部设置有电路安装孔，圆形壳体的边缘设置有盖体安装孔；

电源电路包括相互电连接的输入电路、变压器电路和输出电路，输入电路通过安装螺丝安装在第一隔离腔内部，输入电路通过外部线槽对外设置有线排，变压器电路通过安装螺丝安装在第二隔离腔内部，输出电路通过安装螺丝安装在第三隔离腔内部，输出电路通过外部线槽对外设置有线排；

外部输入端依次通过输入电路、变压器电路和输出电路连接外部输出端，输入电路用于输入滤波和MOS管控制，变压器电路用于升压或降压，输出电路用于输出滤波。

进一步优先的，圆形壳盖和圆形壳体之间通过多个螺丝连接，第一隔离腔、第二隔离腔和第三隔离腔为带有圆角的长方体空腔。

进一步优先的，变压器电路包括同轴设置的两组变压器：即第一变压器组和第二变压器组。

进一步优先的，输入电路包括输入滤波电路、功率开关电路和主控电路，其中：

输入滤波电路包括第一电容、第二电容和BUS节点，第一电容和第二电容均连接在输入端正极与输入端负极之间，输入端正极通过 BUS节点连接第一变压器组初级同名端；

主控电路包括LM5032芯片电路，LM5032芯片包括OUT1引脚、 CS1引脚、COMP1引脚、OUT2引脚、CS2引脚、COMP2引脚、VIN 引脚和VCC引脚；

功率开关电路包括第一开关电路和第二开关电路；第一开关电路包括第三电容和第一MOS管，第三电容连接在第一变压器组初级同名端和输入端负极之间，第一MOS管的源极连接第一变压器组初级异名端，第一MOS管的栅极通过第二电阻连接主控电路的OUT1引脚，第一MOS管的漏极通过第三电阻连接输入端负极，第一MOS管的漏极通过第四电阻连接主控电路的CS1引脚，CS1引脚通过第五电阻连接 BUS节点；第二开关电路包括第四电容和第二MOS管，第四电容连接在第二变压器组初级同名端和输入端负极之间，第二MOS管的源极连接第二变压器组初级异名端，第二MOS管的栅极通过第六电阻连接主控电路的OUT2引脚，第二MOS管的漏极通过第七电阻连接输入端负极，第二MOS管的漏极通过第八电阻连接主控电路的CS2引脚，CS2 引脚通过第九电阻连接BUS节点。

进一步优先的，输出电路包括输出滤波电路，其中：输出滤波电路包括第一输出滤波电路和第二输出滤波电路，第一输出滤波电路包括第一二极管、第五电容、第六电容、第十电阻、第一电感、VS节点和COM节点，第一二极管的正极和负极分别连接第一变压器组次级异名端和VS节点，第三电感接在VS节点与输出端正极，第五电容接在 VS节点与COM节点之间，第六电容和第十电阻均接在输出端正极与 COM节点之间，COM节点连接第一变压器组次级同名端；第二输出滤波电路包括第二二极管、第七电容、第八电容、第十一电阻和第二电感，第二二极管的正极连接第二变压器组次级异名端，第二二极管的负极连接COM节点，第七电容接在COM节点与第二变压器组次级同名端之间，第八电容和第十一电阻均接在COM节点与输出端负极之间，第二电感接在第二变压器组次级同名端与输出端负极之间。

进一步优先的，输出电路还包括反馈电路，其中：

反馈电路包括第一反馈电路和第二反馈电路，第一反馈电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四二极管、第九电容、第十电容和第一光电耦合器，输出端正极依次通过第十二电阻、第十三电阻连接COM节点，第十四电阻与第十三电阻并联，第一光电耦合器的正极连接VS节点，第一光电耦合器的负极通过第十五电阻连接第四二极管的负极，第四二极管的正极连接 COM节点，第四二极管的负极依次通过第九电容、第十三电阻连接 COM节点，COMP1引脚与输入端负极之间依次串联有第十六电阻和第十电容；第二反馈电路包括第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第五二极管、第十一电容、第十二电容和第二光电耦合器，COM节点依次通过第十七电阻、第十八电阻连接输出端负极，第十九电阻与第十八电阻并联，第二光电耦合器的正极连接COM节点，第一光电耦合器的负极通过第二十电阻连接第五二极管的负极，第五二极管的正极连接输出端负极，第五二极管的负极依次通过第十一电容、第十八电阻连接输出端负极，COMP2引脚与输入端负极之间依次串联有第二十一电阻和第十二电容。

本实用新型的一种反激式DC-DC电源装置具有以下有益效果：

(1)将圆形壳体内部分割成多个独立空腔，各个空腔之间通过走线槽连通，将封装完成的电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，电源电路之间可以通过排线连接，不同单元之间利用隔档进行隔离，上述安装方式提高了封装效率和屏蔽效果，达到降低整体输出电压纹波的效果。

(2)通过设置基于LM5032芯片为核心的主控电路以及环路补偿电路，能够有效提高电源输出电压的稳定性、减小输出电压中的纹波，不仅可以提高电源模块的稳定裕度，而且能够解决开关电源输出振荡等问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的内部空间布局示意图；

图3为本实用新型的内部布线示意图；

图4为本实用新型的电源电路连接示意图；

图5为本实用新型反馈电路连接示意图。

图中，1-圆形壳盖、2-圆形壳体、201-第一隔离腔、202-第二隔离腔、203-第三隔离腔、204-内部线槽、205-外部线槽、206-电路安装孔、 207-盖体安装孔、3-安装螺丝、4-电源电路、401-输入电路、402-变压器电路、403-输出电路、5-排线。

具体实施方式

根据附图所示，对本实用新型进行进一步说明：

如图1至图3所示，一种反激式DC-DC电源装置，包括可拆卸连接的圆形壳盖1和圆形壳体2以及圆形壳体2内部设置的电源电路4。

具体的，圆形壳体2的上表面由铣刀铣出三个独立的隔离腔：即第一隔离腔201、第二隔离腔202和第三隔离腔203，隔离腔之间开设有内部线槽204，第一隔离腔201和第三隔离腔203的侧面均开设有外部线槽205。

内部线槽204用于内部电路的之间的通讯，外部线槽205用于外部电源输入或连接负载。

如图2所示，本实施中，圆形壳盖1和圆形壳体2可以为铝基板，隔离腔是通过铣床加工而成，隔离腔的底部设置有电路安装孔206，圆形壳体2的边缘设置有盖体安装孔207，圆形壳盖1和圆形壳体2之间通过多个螺丝3连接，从图中可以看出电路板上也设置有安装孔，目的是为简化安装，使用螺丝3可以将圆形壳盖1和圆形壳体2以及PCB 板统一固定。从图中可以看出，第一隔离腔201、第二隔离腔202和第三隔离腔203为带有圆角的长方体空腔，用于安装不同的PCB电路板。

需要说明的是，这种圆形屏蔽壳体特别适用于导弹上的电源需求。

如图3所示，电源电路4包括相互电连接的输入电路401、变压器电路402和输出电路403，输入电路401通过安装螺丝3安装在第一隔离腔201内部，输入电路401通过外部线槽205对外设置有线排5，该线排5用于连接外部电源，变压器电路402通过安装螺丝3安装在第二隔离腔202内部，输出电路403通过安装螺丝3安装在第三隔离腔 203内部，输出电路403通过外部线槽205对外设置有线排5，该线排 5用于连接负载电路；外部输入端依次通过输入电路401、变压器电路402和输出电路403连接外部输出端，输入电路401用于输入滤波和MOS管控制，变压器电路402用于升压或降压，输出电路403用于输出滤波。

具体的，输入电路401、变压器电路402和输出电路403可以先经过灌封后，再安装进隔离腔，输入电路401、变压器电路402和输出电路403之间可以通过排线5连接。同时，也可以先将输入电路401、变压器电路402和输出电路403安装进隔离仓，排线连接好后，再进行整体灌封。

需要说明的是，外部线槽205和内部线槽204在布线后需要填充橡胶圈或发泡剂等进行密封。

如图4所示，变压器电路402包括同轴设置的两组变压器：即第一变压器组和第二变压器组。图中，输入电路401包括输入滤波电路、功率开关电路和主控电路，其中：输入滤波电路包括第一电容、第二电容和BUS节点，第一电容和第二电容均连接在输入端正极与输入端负极之间，输入端正极通过BUS节点连接第一变压器组初级同名端；主控电路包括LM5032芯片电路，LM5032芯片包括OUT1引脚、CS1 引脚、COMP1引脚、OUT2引脚、CS2引脚、COMP2引脚、VIN引脚和VCC引脚；功率开关电路包括第一开关电路和第二开关电路；第一开关电路包括第三电容和第一MOS管，第三电容连接在第一变压器组初级同名端和输入端负极之间，第一MOS管的源极连接第一变压器组初级异名端，第一MOS管的栅极通过第二电阻连接主控电路的OUT1 引脚，第一MOS管的漏极通过第三电阻连接输入端负极，第一MOS 管的漏极通过第四电阻连接主控电路的CS1引脚，CS1引脚通过第五电阻连接BUS节点；第二开关电路包括第四电容和第二MOS管，第四电容连接在第二变压器组初级同名端和输入端负极之间，第二MOS 管的源极连接第二变压器组初级异名端，第二MOS管的栅极通过第六电阻连接主控电路的OUT2引脚，第二MOS管的漏极通过第七电阻连接输入端负极，第二MOS管的漏极通过第八电阻连接主控电路的CS2 引脚，CS2引脚通过第九电阻连接BUS节点。

需要说明的是，MOS管Q1和Q2主要是控制变压器T次级绕的通断，改变变压器T1、T2中存储的能量，变压器T1、T2主要是完成电能由初级向次级的传输，次级电路的两个二极管D1、D2分别起整流和续流的作用，保证电源模块稳定的工作和输出；输出滤波电路主要包含电容和电感，其能够滤除输出直流电中的纹波，达到稳定输出的目的；主控电路采用的是以LM50232芯片为核心的电路，主要是对功率开关管驱动与控制，同时对电源模块进行短路等保护。

实际工作时，电源模块输入部分未接第一电感L1和第二电感L2 时一般输入噪声较大，会导致电源模块输出噪声大，影响后端设备的使用。具体的，第一光电耦合器401401和第二光电耦合器402402选用TLP280芯片，第一二极管D1和第二二极管D2选用TL431型二极管，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2选用FDMC86160型MOS管。

如图4所示，输出电路403包括输出滤波电路，其中：输出滤波电路包括第一输出滤波电路和第二输出滤波电路，第一输出滤波电路包括第一二极管、第五电容、第六电容、第十电阻、第一电感、VS节点和COM节点，第一二极管的正极和负极分别连接第一变压器组次级异名端和VS节点，第三电感接在VS节点与输出端正极，第五电容接在VS节点与COM节点之间，第六电容和第十电阻均接在输出端正极与COM节点之间，COM节点连接第一变压器组次级同名端；第二输出滤波电路包括第二二极管、第七电容、第八电容、第十一电阻和第二电感，第二二极管的正极连接第二变压器组次级异名端，第二二极管的负极连接COM节点，第七电容接在COM节点与第二变压器组次级同名端之间，第八电容和第十一电阻均接在COM节点与输出端负极之间，第二电感接在第二变压器组次级同名端与输出端负极之间。

如图5所示，输出电路403还包括反馈电路，其中：反馈电路包括第一反馈电路和第二反馈电路，第一反馈电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四二极管、第九电容、第十电容和第一光电耦合器，输出端正极依次通过第十二电阻、第十三电阻连接COM节点，第十四电阻与第十三电阻并联，第一光电耦合器的正极连接VS节点，第一光电耦合器的负极通过第十五电阻连接第四二极管的负极，第四二极管的正极连接COM节点，第四二极管的负极依次通过第九电容、第十三电阻连接COM节点，COMP1 引脚与输入端负极之间依次串联有第十六电阻和第十电容；第二反馈电路包括第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第五二极管、第十一电容、第十二电容和第二光电耦合器， COM节点依次通过第十七电阻、第十八电阻连接输出端负极，第十九电阻与第十八电阻并联，第二光电耦合器的正极连接COM节点，第一光电耦合器的负极通过第二十电阻连接第五二极管的负极，第五二极管的正极连接输出端负极，第五二极管的负极依次通过第十一电容、第十八电阻连接输出端负极，COMP2引脚与输入端负极之间依次串联有第二十一电阻和第十二电容。

具体的，反馈电路通过排线5，将信号反馈至主控电路。

实际工作时：该方案通过增加的反馈补偿电路能够有效的解决开关电源输出振荡不稳定的问题，实际对电源模块进行测试，对比增加反馈补偿电路前后电源模块的输出波形得出增加了反馈补偿电路之后电源模块输出稳定，能够更加稳定可靠的工作。

需要进一步说明的是，如图5所示，本实施例通过增加的第一环路补偿电路和第二环路补偿电路补偿了***的闭环极点，同时增加了电路的稳定裕度，相比增加前具有更高的稳定性，能够使用更宽范围的工作频率，有效的解决开关电源输出振荡等问题，提升了电源模块的工作稳定性，其中，第一环路补偿电路包括第十三电容和第二十二电阻，第二环路补偿电路包括第十四电容和第二十三电阻。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种反激式DC-DC电源装置，其特征在于，包括可拆卸连接的圆形壳盖(1)和圆形壳体(2)、以及圆形壳体(2)内部设置的电源电路(4)，其中：

所述圆形壳体(2)的上表面由铣刀铣出三个独立的隔离腔：即第一隔离腔(201)、第二隔离腔(202)和第三隔离腔(203)，隔离腔之间开设有内部线槽(204)，第一隔离腔(201)和第三隔离腔(203)的侧面均开设有外部线槽(205)，隔离腔的底部设置有电路安装孔(206)，圆形壳体(2)的边缘设置有盖体安装孔(207)；

所述电源电路(4)包括相互电连接的输入电路(401)、变压器电路(402)和输出电路(403)，所述输入电路(401)通过安装螺丝(3)安装在第一隔离腔(201)内部，输入电路(401)通过外部线槽(205)对外设置有线排(5)，所述变压器电路(402)通过安装螺丝(3)安装在第二隔离腔(202)内部，所述输出电路(403)通过安装螺丝(3)安装在第三隔离腔(203)内部，输出电路(403)通过外部线槽(205)对外设置有线排(5)；

外部输入端依次通过输入电路(401)、变压器电路(402)和输出电路(403)连接外部输出端，所述输入电路(401)用于输入滤波和MOS管控制，所述变压器电路(402)用于升压或降压，所述输出电路(403)用于输出滤波。

2.根据权利要求1所述的反激式DC-DC电源装置，其特征在于，所述圆形壳盖(1)和圆形壳体(2)之间通过多个螺丝(3)连接，所述第一隔离腔(201)、第二隔离腔(202)和第三隔离腔(203)为带有圆角的长方体空腔。

3.根据权利要求2所述的反激式DC-DC电源装置，其特征在于，所述变压器电路(402)包括同轴设置的两组变压器：即第一变压器组和第二变压器组。

4.根据权利要求3所述的反激式DC-DC电源装置，其特征在于，所述输入电路(401)包括输入滤波电路、功率开关电路和主控电路，其中：

所述输入滤波电路包括第一电容、第二电容和BUS节点，所述第一电容和第二电容均连接在输入端正极与输入端负极之间，所述输入端正极通过BUS节点连接第一变压器组初级同名端；

所述主控电路包括LM5032芯片电路，所述LM5032芯片包括OUT1引脚、CS1引脚、COMP1引脚、OUT2引脚、CS2引脚、COMP2引脚、VIN引脚和VCC引脚；

所述功率开关电路包括第一开关电路和第二开关电路；所述第一开关电路包括第三电容和第一MOS管，所述第三电容连接在所述第一变压器组初级同名端和输入端负极之间，所述第一MOS管的源极连接第一变压器组初级异名端，所述第一MOS管的栅极通过第二电阻连接主控电路的OUT1引脚，所述第一MOS管的漏极通过第三电阻连接输入端负极，所述第一MOS管的漏极通过第四电阻连接主控电路的CS1引脚，所述CS1引脚通过第五电阻连接BUS节点；所述第二开关电路包括第四电容和第二MOS管，所述第四电容连接在所述第二变压器组初级同名端和输入端负极之间，所述第二MOS管的源极连接第二变压器组初级异名端，所述第二MOS管的栅极通过第六电阻连接主控电路的OUT2引脚，所述第二MOS管的漏极通过第七电阻连接输入端负极，所述第二MOS管的漏极通过第八电阻连接主控电路的CS2引脚，所述CS2引脚通过第九电阻连接BUS节点。

5.根据权利要求4所述的反激式DC-DC电源装置，其特征在于，所述输出电路(403)包括输出滤波电路，其中：

所述输出滤波电路包括第一输出滤波电路和第二输出滤波电路，所述第一输出滤波电路包括第一二极管、第五电容、第六电容、第十电阻、第一电感、VS节点和COM节点，所述第一二极管的正极和负极分别连接第一变压器组次级异名端和VS节点，第三电感接在所述VS节点与输出端正极，所述第五电容接在所述VS节点与COM节点之间，所述第六电容和第十电阻均接在所述输出端正极与COM节点之间，所述COM节点连接第一变压器组次级同名端；所述第二输出滤波电路包括第二二极管、第七电容、第八电容、第十一电阻和第二电感，所述第二二极管的正极连接第二变压器组次级异名端，第二二极管的负极连接COM节点，所述第七电容接在所述COM节点与第二变压器组次级同名端之间，所述第八电容和第十一电阻均接在所述COM节点与输出端负极之间，所述第二电感接在第二变压器组次级同名端与输出端负极之间。

6.根据权利要求5所述的反激式DC-DC电源装置，其特征在于，所述输出电路(403)还包括反馈电路，其中：

所述反馈电路包括第一反馈电路和第二反馈电路，所述第一反馈电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四二极管、第九电容、第十电容和第一光电耦合器，所述输出端正极依次通过第十二电阻、第十三电阻连接COM节点，所述第十四电阻与第十三电阻并联，所述第一光电耦合器的正极连接VS节点，所述第一光电耦合器的负极通过第十五电阻连接第四二极管的负极，所述第四二极管的正极连接COM节点，所述第四二极管的负极依次通过第九电容、第十三电阻连接COM节点，COMP1引脚与输入端负极之间依次串联有第十六电阻和第十电容；所述第二反馈电路包括第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第五二极管、第十一电容、第十二电容和第二光电耦合器，所述COM节点依次通过第十七电阻、第十八电阻连接输出端负极，所述第十九电阻与第十八电阻并联，所述第二光电耦合器的正极连接COM节点，所述第一光电耦合器的负极通过第二十电阻连接第五二极管的负极，所述第五二极管的正极连接输出端负极，所述第五二极管的负极依次通过第十一电容、第十八电阻连接输出端负极，COMP2引脚与输入端负极之间依次串联有第二十一电阻和第十二电容。