一种分布式大功率高电压电源的制作方法

本实用新型涉及一种电源，特别是一种分布式大功率高电压电源。

背景技术：

用电设备有交流的或和直流的，交流输入电压为单相220V或三相380V；直流用电的设备多采用220V进行整流，然后由电源电路提供给需要的负载，从电能输送效率上讲，高电压具有功率密度高，传输线上的损耗小的特点，如采用高压直流供给远距离的负载电源，能实现交率提升一倍的效果。这些应用如在机载等对体积和重量有要求的场合使用优为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种空间利用率高、易于电源小型化、能降低线损的大功率分布式电源。

本实用新型的目的是这样实现的，一种分布式大功率高电压电源，其特征是：至少包括：整流滤波电路、DC/DC电源模块、300V 输出端、保护电路、采样电路、后级DC/DC电路，三相交流电压的A 相、B相、C相分别分成多组，每一组与整流滤波电路的输入端电连接，整流滤波电路的输出端与DC/DC电源模块的输入端电连接，多个DC/DC电源模块的输出端并联后与300V输出端的输入端电连接， 300V输出端的输出端分成多路分别与一路后级DC/DC电路电连接；所述的采样电路与300V输出端电连接，用于获取300V输出端的电流或电压信息，采样电路将获取的300V输出端的电流或电压信息通过保护电路反馈到每路DC/DC电源模块。

整流滤波电路和DC/DC电源模块共有三组，采用相同的电路，三组DC/DC电源模块的输出串联连接构300V输出端；所述的三相交流电压的A相、B相、C相分别分成三组，每一组与整流滤波电路的输入端电连接，经整流滤波电路整流滤波输出。

整流滤波电路由LC滤波。

采样电路由两个串联连接的电阻R19和电阻R20构成，电阻R19 和电阻R20串联在300V输出端上正负端，电阻R19远大于电阻R20 的阻值，电阻R19和电阻R20的串联连接点与4路或2路电压比较器N1中的两个输入端电连接，两个输入端是一正输入端和一负输入端。

保护电路至少包括由5V电源构成的5V基准和5V供电电源、延时电路、4路或2路电压比较器N1和二输入与门N2，所述5V基准与上述的一路比较器的负端电连接，另一路比较器的正端与电阻R9 和电阻R10分压点电连接，电阻R9和电阻R10串联在5V基准电压之间，上述两个电压比较器的输出与二输入与门N2的输入端电连接，二输入与门N2的输出端到DC/DC电源模块的输入控制端。

后级DC-DC电路包括DC-DC模块AW1和15路并联的输出电路， 15路并联的输出电路分别是由电感和退耦电容构成的LC滤波电路构成。

本实用新型的优点是：

特点1：采用点对面的设计方式，前端AC-DC大功率电源输出隔离稳定的电压，传输给后级DC-DC二级转化电源，实现一对多的远距离传输驱动电源，高压输出可以降低远距离传输的损耗，一对多驱动方式可以节约成本和缩小负载端的空间，实现负载端电源小型化、随负载任意安装，灵活性强，负载端电源相互隔离，损坏后易于更换和维修，降低了维修成本。

特点2：前端AC-DC大功率电源采用模块串并联实现，各模块之间相互独立，集成度高、互换性强、体积小、任何一个模块报故，可以准确的快速的定位故障点，便于维修和更换，相对于传统散件搭架的AC-DC电源来说，元器件较少、重量轻、可靠性高。

特点3：后端DC-DC分布式电源采用模块化设计，集成于负载端(和负载公用PCB板)，实现低纹波、高负载稳定度、降低后级负载线上的EMI干扰、灵活度高(随负载任意安装)，降低了负载端电源的体积，而且后级分布式电源相互独立，易于准确定位故障和维修或更换故障电源。

总之，采用一对多的设计方式，可以远距离传输降低线损，节约成本和缩小负载端空间(后级DC/DC电路与负载集成于同一块印制板)，灵活性高，前级AC-DC采用模块串并搭建，实现高功率密度、高可靠性、小体积等特点，并且易于定位故障点，便于维修或更换，后级DC-DC与负载集成在一起，降低负载线上EMI干扰，高负载稳定度和低纹波等特点。

附图说明

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例原理框图；

图2是整流滤波电路和DC/DC电源模块的电路原理图；

图3是采样保护电路原理图；

图4是后级DC/DC电路原理框图。

图中，1、三相电源；2、整流滤波均压电路；3、DC/DC电源模块；4、300V输出端；5、保护电路；6、采样电路；7、后级DC/DC 电路。

具体实施方式

如图1所示，一种分布式大功率高电压电源，其特征是：至少包括：整流滤波电路2、DC/DC电源模块3、300V输出端、保护电路 5、采样电路6、后级DC/DC电路7，三相交流电压1的A相、B相、 C相分别分成多组，每一组与整流滤波电路2的输入端电连接，整流滤波电路2的输出端与DC/DC电源模块3的输入端电连接，多个 DC/DC电源模块3的输出端并联后与300V输出端的输入端电连接， 300V输出端的输出端分成多路分别与一路后级DC/DC电路7电连接。所述的采样电路6与300V输出端电连接，用于获取300V输出端的电流或电压信息，采样电路6将获取的300V输出端的电流或电压信息通过保护电路5反馈到每路DC/DC电源模块3。

图2是整流滤波电路和DC/DC电源模块3的电路原理图，三相交流电压1的A相、B相、C相分别分成三组，每一组与整流滤波电路2的输入端电连接，经整流滤波电路2整流滤波输出，滤波电路由LC滤波，即通过电感L1、电容C1、电容C2进行滤波，电容C1、电容C2串联连接，以使电容的耐压能承受整流后的峰值电压，在电容C1和电容C2上分别并接一个泄放电阻R1和R2，滤波后输出给模块AW2、AW3输入端，模块AW2、AW3输入端进行并联连接，以提高整体的功率输出，模块AW2、AW3输出端进行串联连接，以提高输出电压，模块AW2和模块AW3输出端进行串联连接，再进行LC滤波，为跟下一级DC电源模块串联做准备。模块AW2、AW3为现有的隔离电源模块电路，它采用输入和输出隔离处理。

模块AW2和模块AW3包括有一个使能端，使能端通过使能端控制电路控制，使能端控制电路实现模块AW3、模块AW2同时开启或关闭，防止模块AW3、模块AW2因未能同时启动而损坏。

使能端控制电路包括光耦V4和延时处理电路，延时处理电路由电容C13、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和三极管V5构成，电容C13和电阻R6并接在光耦V4的光电三极管的集电极和发射极之间，光电三极管的集电极同时与三极管V5的基极电连接，同时通过上拉电阻R5接电源，三极管V5的集电极和发射极之间并接电阻 R8，电阻R8分两路，一路到模块AW2和模块AW3的始能端，另一路通过电阻R7到接电源，光耦V4的输入端与保护电路电连接，对应图2中的两个箭头。模块AW2和模块AW3进行串联连接，对应图2 中的输出100V+和输出100V-。

整流滤波电路和DC/DC电源模块3共有三组，采用相同的电路，三组DC/DC电源模块3的输出串联连接构成图1中的300V输出端4。

如图3所示，采样电路6由两个串联连接的电阻R19和电阻R20 构成，电阻R19和电阻R20串联在300V输出端4上正负端，电阻R19 远大于电阻R20的阻值，电阻R19和电阻R20的串联连接点与4路或2路电压比较器N1中的两个输入端电连接，两个输入端是一正输入端和一负输入端；

保护电路5至少包括由5V电源构成的5V基准和5V供电电源、延时电路、4路或2路电压比较器N1和二输入与门N2，所述5V基准与上述的一路比较器的负端电连接，另一路比较器的正端与电阻 R9和电阻R10分压点电连接，电阻R9和电阻R10串联在5V基准电压之间，上述两个电压比较器的输出与二输入与门N2的输入端电连接，二输入与门N2的输出端到DC/DC电源模块3的输入控制端。

采样保护电路原理如图3所示，采样电路6检测的300V输出端 4的电压和设置的电压基准进行比较，如果300V输出端4的电压超过电压基准电压，4路或2路电压比较器N1输出为高电平，4路或 2路电压比较器N1输出的高电平经过二输入与门N2后到DC/DC 电源模块3的输入控制端。

二输入与门N2的另一路门输入是5伏电压基准源，5伏电压基准源受光耦V4控制，V4三极管端导通，从而关断5伏电压基准源输出。则时，4路或2路电压比较器N1输出不论是高电平或低电平，经二输入与门N2都是低电平输出。因此，通过控制V4三极管端关断，保持电源正常工作。在上电后，如果保护电路先工作就会判断为整个输出欠压从而关断整个输出，所以设计中应让保护电路5延迟(V7先关断，延时后开通)，待图2中DC电源启动后再去检测输出端电压。

如图4所示，后级DC-DC电路7包括DC-DC模块AW1和15路并联的输出电路，并联的输出电路由15路L型LC滤波电路构成。电感L主要作用是扼制电流的跳变，起到稳流的作用。退耦电容C1的主要用于抑制由于SSO引起的电压的跳变，起到稳压的作用。15路并联的输出电路的输入端与DC-DC模块AW1的输出端电连接，DC-DC 模块AW1的输入端与DC300V5的输出端电连接。

本实用新型适应于三相四线或三相380V交流输入，通过整流滤波后，输入给DC400V-650V高压模块(通过DC300V模块串联均压实现或内部集成为高压模块)，此高压模块输出进行并联 (均流实现)扩功率后形成一个子电源(图1)，子电源为一个独立的个体，多个子电源进行串并联实现大功率AC-DC电源前端，此前端看作为一个大功率电源，外围进行过压、过流、短路、过热等保护，保护电路也是一个独立的控制电路，互换性强。

大功率AC-DC电源可以通过电位器(光耦隔离)进行联调，也可以调节子电源电压，调节后AC-DC总输出电压值不变。

大功率AC-DC电源的优点在于可以根据用户要求，快速的调节子电源的数量和串并关系，完成负载端功率要求，可以准确定位故障点，快速排故，互换性和可维修性高，而且用模块搭建元器件少，可靠性高，功率密度大，体积小，符合发展要求。

后级分布式DC-DC电源(图3为部分DC-DC电源)最大特点是跟负载集成于同一块印制板，很大程度上优化了负载调整率，纹波，EMI干扰等重大指标，提高了电源的品质，后级电源输入范围以AC-DC电源输出为准，一般远距离传输采用高压传输，降低线损，因此，此模块可以根据输入源的要求进行调整，互换性高。随负载安装，优化后级负载端空间，整体提高空间利用率，易于电源小型化。