自动转换开关电器控制器专用电源的制作方法

本发明属于自动转换开关电器技术领域，特别是涉及一种自动转换开关电器控制器专用电源。

背景技术：

随着现代社会经济的发展，人们对于配电系统可靠性的要求越来越高，从而对配电电器元件的要求也在提高。由于自动转换开关往往作为一级或者特级负荷的供电电源端，所以对他的要求也是比较高的。传统的自动转换开关电器控制器电源往往是由两个工频变压器或者两个开关电源来组成的。两个电源之间没有任何联系。属于将两个单输入电源简单并列连接。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新式的自动转换开关电器控制器专用电源，这种专用电源具有两个输入接口，可以同时将两路不同的电源同时接在其输入接口上，产生一路或者多路输出；同时还可以满足两路电源之间的高隔离特性。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动转换开关电器控制器专用电源包括：整流滤波模块、功率变换块、漏感吸收模块、控制模块；

所述整流滤波模块有两个，分别与所述自动转换开关要转换的两个电源power1和power2连接，将高压交流电源转换成脉动的直流电压，再接入所述漏感吸收模块、功率变换模块和控制模块供电；

所述功率变换模块包括n型mosfetqa1、n型mosfetqb1、功率变压器ta1、和功率变压器tb1；与所述电源power1相连的整流滤波模块输出的直流电压的正输入端与功率变压器ta1的一次侧输入线圈的输入管脚1相连，其输出管脚3与n型mosfetqa1的漏极相连；对称的，与所述电源power2相连的整流滤波模块输出的直流电压的正输入端与功率变压器tb1的一次侧输入线圈的输入管脚1相连，其输出管脚3与n型mosfetqb1的漏极相连；n型mosfetqa1的源极和n型mosfetqb1的源极分别连接在各自的参考点上；功率变压器ta1的输出线圈的管脚7与二极管ca8的阳极相连，功率变压器ta1的输出线圈的管脚6接地；功率变压器tb1的输出线圈的管脚7与二极管cb8的阳极相连，功率变压器tb1的输出线圈的管脚6接地；二极管ca8的阴极和二极管cb8的阴极输出控制器使用电压；

所述漏感吸收模块有两个，分别连接在所述整流滤波模块输出的直流电压的正输入端与n型mosfet的漏极之间，用于保护n型mosfetqa1、qb1；

所述控制模块由电阻器rc1～rc7、电容器cc1、pwm芯片uc1、光电耦合器uc2、uc3、隔离电源模块uc4、uc5构成；

其中，pwm芯片uc1的vcc管脚接入二极管ca8的阴极和二极管cb8的阴极之间，且与电阻器rc1的第一端连接，电阻器rc1的第二端与电阻器rc2串联，电阻器rc2接参考点；电隔离电源模块uc5的vin+管脚也接入二极管ca8的阴极和二极管cb8的阴极之间；

隔离电源模块uc4的vin-管脚和vout-、隔离电源模块uc5的vin-管脚和vout-、光电耦合器uc2输入侧阴极、光电耦合器uc3的阴极分别与参考点相连；

pwm芯片uc1的output1管脚与电阻器rc5的第一端相连；电阻器rc5的第二端与光电耦合器uc2输入侧阳极相连；光电耦合器uc2的输出侧的集电极与隔离电源模块uc4的vout+管脚相连；光电耦合器uc2的输出侧的发射极与nmosfetqa1的栅极、电阻器rc6的第一端连接；电阻器rc6的第二端与nmosfetqa1的源极相连；

pwm芯片uc1的output2管脚与电阻器rc4的第一端相连，电阻器rc4的第二端与光电耦合器uc3的输入端阳极相连，光电耦合器uc3的输出侧的集电极与隔离电源模块uc5的vout+管脚相连；光电耦合器uc3的输出侧的发射极与nmosfetqb1的栅极、电阻器rc7的第一端连接；电阻器rc7的第二端与nmosfetqb1的源极相连；

pwm芯片uc1的rt/ct管脚与电阻器rc3的第一端连接，电阻器rc3的第二端连接参考点；电容器cc1并联在电阻器rc3两端；

pwm芯片uc1的vfb管脚连接在电阻器rc1的第二端；pwm芯片的gnd管脚接参考点。

进一步，所述漏感吸收模块包括电阻器ra6、电容器ca3和二极管da6；电阻器ra6的一端连接在整流滤波模块输出的直流电压的正输入端，另一端连接在二极管da6的阴极，二极管da6的阳极与功率变压器ta1的一次侧输入线圈的输出管脚3相连；电容器ca3与电阻器ra6并联。

进一步，所述整流滤波模块包括电阻器ra1～ra4、二极管da1～da4、电容器ca1～ca2元器件，电阻器ra1-ra4依次串联，电源power1的输入端power1_a与二极管da1的阳极、da3的阴极连接，power1_n与二极管da2的阳极、da4的阴极连接；二极管da1和二极管da2的阴极与电容器ca1的正电源端、电阻器ra1的一端相连接；二极管da3和二极管da4的阳极与电容器ca2的负电源端、电阻器ra4的一端相连接；电容器ca1和电容器ca2首尾串联，其中间连接点与电阻器ra2和电阻器ra3的中间点相连。

本发明提供的自动转换开关电器控制器专用电源具有下述技术效果：

1)具有两路电源输入接口，并且两路接口能够同时输入不同配电回路的电源，并且可以输出一路电源；

2)相比于现有两路电源的产品，本发明提供的技术方案只使用了一个驱动芯片，降低了产品的成本；

3)本发明适用的自动转换开关电器控制器处于高频工作状态，所以可以使用高频铁氧体材料作为磁芯，使得电源体积小，重量轻。

附图说明

图1为本发明提供的自动转换开关电器控制器专用电源的总电路图。

图2a为与电源power1连接的整流滤波模块的电路图；

图2b为与电源power2连接的整流滤波模块的电路图；

图3a为与电源power1连接的功率变换模块的电路图；

图3b为与电源power2连接的功率变换模块的电路图；

图4a为与电源power1连接的漏感吸收模块的电路图；

图4b为与电源power2连接的漏感吸收模块的电路图；

图5为控制模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的自动转换开关电器控制器专用电源进行详细说明。

如图1～5所示，本发明提供一种自动转换开关电器控制器专用电源包括：整流滤波模块、功率变换块、漏感吸收模块、控制模块；

如图2所示，两块整流滤波模块结构相同，与power1相连的整流滤波模块所涉及的元器件标记为a，与power2相连的整流滤波模块所涉及的元器件标记为b，以下以与power1相连的整流滤波模块为准，描述整流滤波模块的结构；包括电阻器ra1～ra4、二极管da1～da4、电容器ca1～ca2元器件，电阻器ra1-ra4依次串联，电源power1的输入端power1_a与二极管da1的阳极、da3的阴极连接，power1_n与二极管da2的阳极、da4的阴极连接；二极管da1和二极管da2的阴极与电容器ca1的正电源端、电阻器ra1的一端相连接；二极管da3和二极管da4的阳极与电容器ca2的负电源端、电阻器ra4的一端相连接；电容器ca1和电容器ca2首尾串联，其中间连接点与电阻器ra2和电阻器ra3的中间点相连。

其工作方式如下：在电源1的输入端，高压交流电源通过二极管da1-da4之后转换成为脉动的直流电压。通过增加电容器ca1-ca2，使得脉动的直流电压更加趋于平缓，通过分析在电压正常与非正常情况下的脉动的直流电压的波形，计算出相应的电容器的需求，电阻器ra1-ra4的目的是将脉动的直流电压平均分配到相应的电容器上。电容器c4的作用是依靠低esr，形成差模波形的导通路径，降低emi。

在电源2的输入端，电阻器rb1-rb4、二极管db1-db4、电容器cb1-cb2。也同样实现相同的功能。

如图3所示，功率变换模块包括n型mosfetqa1、n型mosfetqb1、功率变压器ta1、和功率变压器tb1；与电源power1相连的整流滤波模块输出的直流电压的正输入端与功率变压器ta1的一次侧输入线圈的输入管脚1相连，其输出管脚3与n型mosfetqa1的漏极相连；对称的，与电源power2相连的整流滤波模块输出的直流电压的正输入端与功率变压器tb1的一次侧输入线圈的输入管脚1相连，其输出管脚3与n型mosfetqb1的漏极相连；n型mosfetqa1的源极和n型mosfetqb1的源极分别连接在各自的参考点上；功率变压器ta1的输出线圈的管脚7与二极管ca8的阳极相连，功率变压器ta1的输出线圈的管脚6接地；功率变压器tb1的输出线圈的管脚7与二极管cb8的阳极相连，功率变压器tb1的输出线圈的管脚6接地；二极管ca8的阴极和二极管cb8的阴极输出控制器使用电压；

其工作方式如下：通过控制模块的pwm控制方式，使得n型mosfetqa1、qb1打开和关闭，这样就能够将能量存储在功率变压器ta1、tb1中的一次侧，从而将能量在合适的时候传输到功率变压器ta1、tb1的二次侧。

如图4所示，两个漏感吸收模块结构相同，与power1相连所涉及的元器件标记为a，与power2相连的元器件标记为b，以下以与power1相连的漏感吸收模块为例描述漏感吸收模块的结构。

在本发明的具体实施方式中，漏感吸收模块包括电阻器ra6、电容器ca3和二极管da6；电阻器ra6的一端连接在整流滤波模块输出的直流电压的正输入端，另一端连接在二极管da6的阴极，二极管da6的阳极与功率变压器ta1的一次侧输入线圈的输出管脚3相连；电容器ca3与电阻器ra6并联。

其工作方式如下：依靠二极管da6的反向保护，在n型mosfetqa1关闭的时刻，建立一条由电阻器ra6、电容器ca3组成的rc震荡泄放路径，将pcb铜箔以及变压器ta1中的漏感中的寄生能量通过本路径泄放掉，从而实现保护n型mosfetqa1的功能。

在电源2的漏感吸收模块，电阻器rb6、电容器cb3、二极管db6。也同样实现相同的功能。

如图5所示控制模块连接方式如下:本模块主要由电阻器rc1～rc7、电容器cc1、pwm芯片uc1、光电耦合器uc2、uc3、隔离电源模块uc4、uc5构成；

其中，pwm芯片uc1的vcc管脚接入二极管ca8的阴极和二极管cb8的阴极之间，且与电阻器rc1的第一端连接，电阻器rc1的第二端与电阻器rc2串联，电阻器rc2接参考点；电隔离电源模块uc5的vin+管脚也接入二极管ca8的阴极和二极管cb8的阴极之间；

隔离电源模块uc4的vin-管脚和vout-、隔离电源模块uc5的vin-管脚和vout-、光电耦合器uc2输入侧阴极、光电耦合器uc3的阴极分别与参考点相连；

pwm芯片uc1的output1管脚与电阻器rc5的第一端相连；电阻器rc5的第二端与光电耦合器uc2输入侧阳极相连；光电耦合器uc2的输出侧的集电极与隔离电源模块uc4的vout+管脚相连；光电耦合器uc2的输出侧的发射极与nmosfetqa1的栅极、电阻器rc6的第一端连接；电阻器rc6的第二端与nmosfetqa1的源极相连；

pwm芯片uc1的output2管脚与电阻器rc4的第一端相连，电阻器rc4的第二端与光电耦合器uc3的输入端阳极相连，光电耦合器uc3的输出侧的集电极与隔离电源模块uc5的vout+管脚相连；光电耦合器uc3的输出侧的发射极与nmosfetqb1的栅极、电阻器rc7的第一端连接；电阻器rc7的第二端与nmosfetqb1的源极相连；

pwm芯片uc1的rt/ct管脚与电阻器rc3的第一端连接，电阻器rc3的第二端连接参考点；电容器cc1并联在电阻器rc3两端；

pwm芯片uc1的vfb管脚连接在电阻器rc1的第二端；pwm芯片的gnd管脚接参考点。

优选，可以在与整流滤波模块、漏感吸收模块和功率变压器ta1的管脚1与电源power1相连后接电容ca4、电容ca5后接地。对应的在电源power2相连后接电容cb4、电容cb5后接地。

其工作方式如下：输出侧的芯片uc1通过辅助电源或者电池供电，维持其正常工作。电阻器rc3与电容器cc1用来调节芯片uc1内部的振荡频率。输出侧实际电压通过电阻器rc1、rc2进行分压，其分压后电压与芯片内部基准电压相比较，来确定电压误差，以及下一步的调整方向。芯片uc1的3脚和6脚为驱动管脚，通过内部的震荡频率与电压误差相比较，来确定驱动管脚的导通与关断时间。当驱动管脚3脚和6脚分别置高的时候，电压会分别通过电阻器rc5、rc4到达各自的光电耦合器uc2、uc3，进而驱动光电耦合器线性导通，分别确定光电耦合器输出侧电阻器rc6、rc7的两端的电压的大小，从而使得nmosfetqa1、qb1分别导通。

当交流电源power1与power2分别通过整流桥后，分别变成各自的直流脉动电压，两路电压之间为物理隔离，这样就能够满足两路电压的高绝缘特性。当输出侧芯片uc1开始工作的时候，分别在其3脚、6脚发出高电平，来驱动具有隔离能力的光电耦合器工作，利用电阻器rc6、rc7两端的电压，驱动nmosfetqa1、qb1导通。使得电流从功率变压器ta1、tb1的输入侧存储一定的能量，当输出侧芯片uc1开始工作的时候，分别在其3脚、6脚发出低电平，nmosfetqa1、qb1截止。功率变压器ta1、tb1中存储的能量，将传递到功率变压器的输出侧，形成需要的电压。

本电路不同于以往的简单的组合的自动转换开关电器的供电电源电路方案。这种解决方案，能够使产品形成一体的解决方案，使产品获得较强的能量转化率，并且输出精度能够较普通的电源体改一个数量等级。