一种三路倒计时自带隔离电源模块的制作方法

本实用新型涉及隔离电源模块技术领域，具体为一种三路倒计时自带隔离电源模块。

背景技术：

目前在传感器的各组成部分中，电源模块是影响其性能的一个关键因素。矿用型直流稳压电源作为各传感器的前级供电电源，其安全负载能力也受到了传感器内DC-DC电源模块容载特性的极大制约。此外，由于井下的特殊环境要求，直流稳压电源与其负载传感器之间可能会要求长达1～2km的供电间距，此距离的线路损耗及压降势必也会对电源及传感器的性能提出了更高的要求：

(1)目前的开关电源虽然能够提供大的负载驱动电流，但是需要外接电感、电容滤波组件，体积较大，需复杂的补偿网络，并且电感的存在导致大输出纹波，将带来较大的开关噪声；

(2)现有的传感器组件通常具备待机功能，需要直流电压转换模块在微功耗状态时，仍然能够保持非常高的转换效率，这通常需要电源模块具备特殊的模式来降低此时自身消耗的电流。另一方面由于受到传感器组件内部空间的限制，DC-DC电源转换模块的体积也受到了很大的限制。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种三路倒计时自带隔离电源模块，采用三级缓启动电路，使模块具备了开机冲击电流小、输入端等效电容小的特点，且在绝缘外壳内部采用数字隔离器控制大环闭环方案，通过反馈的方法将环路局限在小范围，这样通过采用高稳定度的小环反馈式稳压结构，既保证了电源的动态响应速度，又能避免输入端长线造成的自激振荡，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三路倒计时自带隔离电源模块，包括绝缘外壳、主控制板和数字隔离器，所述绝缘外壳的内部固定安装有主控制板，所述主控制板的控制端与数字隔离器两端的控制线路相连接，所述数字隔离器的内部设置有聚酯酰胺隔离层，所述聚酯酰胺隔离层的内部固定安装有环氧树脂内膜，所述环氧树脂内膜内部固定安装有线圈焊线，所述线圈焊线的上表面固定安装有隔离分片焊盘，且在隔离分片焊盘的上表面设置有电容变压器耦合结构，所述绝缘外壳的外表面还固定安装有接线卡槽，所述绝缘外壳的上表面还设置有多个螺钉孔，所述绝缘外壳的左侧面上还固定安装有连接引脚，所述绝缘外壳的下表面设置有橡胶板。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述主控制板的内部设置有电容缓冲电路，所述电容缓冲电路的输出端通过控制线与储能电容相连接，所述储能电容的输出端通过MOS开关与数字隔离器相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述数字隔离器的控制端与设置在主控制板内部的整流器和滤波器相连接，所述滤波器的输出端通过DC-DC稳压器和纹波抑制器相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述MOS开关的控制端还与MOS加速电路相连接，所述MOS加速电路的控制端与PWM发生器相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述PWM发生器的输入端接收缓启动电路的输入信号。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述DC-DC稳压器的输入端与开机延时电路相连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述整流器的输出端与滤波器相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型在绝缘外壳内部采用主控制板控制数字隔离器，通过数字隔离器设置特有的三级缓启动电路，使模块具备了开机冲击电流小、输入端等效电容小的特点，且在绝缘外壳内部采用数字隔离器控制大环闭环方案，通过反馈的方法将环路局限在小范围，这样通过采用高稳定度的小环反馈式稳压结构，既保证了电源的动态响应速度，又能避免输入端长线造成的自激振荡；

(2)本实用新型通过安装在绝缘外壳正面的接线引脚连接外部控制器件，使得驱动电源的连线更加方便，同时设置有接线卡槽供接口线路使用，提高了电源模块的实用性能。

(3)本实用新型的数字隔离器采用聚酯酰胺隔离层结合环氧树脂内膜实现隔离结构，有效的解决了隔离外壳内部零器件运行时多数字隔离器产生干扰，提高了数字隔离器的实用性和精确度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的数字隔离器内部结构示意图；

图3为本实用新型的主控制板结构框图。

图中：1-绝缘外壳；2-螺钉孔；3-主控制板；4-数字隔离器；5-橡胶板；6-连接引脚；7-接线卡槽；8-聚酯酰胺隔离层；9-线圈焊线；10-电容变压器耦合结构；11-隔离分片焊盘；12-控制线路；13-缓启动电路；14-PWM发生器；15-MOS加速电路；16-MOS开关；17-滤波器；18-整流器；19-DC-DC稳压器；20-开机延时电路；21-纹波抑制器；22-储能电容；23-电容缓冲电路；24-环氧树脂内膜。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

实施例：

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种三路倒计时自带隔离电源模块，包括绝缘外壳1、主控制板3和数字隔离器4，所述绝缘外壳1的内部固定安装有主控制板3，所述主控制板3的控制端与数字隔离器4两端的控制线路12相连接，所述数字隔离器4的内部设置有聚酯酰胺隔离层8，所述聚酯酰胺隔离层8的内部固定安装有环氧树脂内膜24，所述环氧树脂内膜24内部固定安装有线圈焊线9，所述线圈焊线9的上表面固定安装有隔离分片焊盘11，且在隔离分片焊盘11的上表面设置有电容变压器耦合结构10，所述绝缘外壳1的外表面还固定安装有接线卡槽7，所述绝缘外壳1的上表面还设置有多个螺钉孔2，所述绝缘外壳1的左侧面上还固定安装有连接引脚6，所述绝缘外壳1的下表面设置有橡胶板5。

如图3所示，所述主控制板3的内部设置有电容缓冲电路23，所述电容缓冲电路23的输出端通过控制线与储能电容22相连接，所述储能电容22的输出端通过MOS开关16与数字隔离器4相连接，所述数字隔离器4的控制端与设置在主控制板3内部的整流器18和滤波器17相连接，所述整流器18的输出端与滤波器17相连接，所述滤波器17的输出端通过DC-DC稳压器19和纹波抑制器21相连接，所述电容缓冲电路23的工作原理为：当模块上电瞬间，电容缓冲电路23先起作用。电容缓冲电路23利用MOS开关16作为可变电阻，串在电容充电回路中。它首先对模块的自身总电源进行数十毫秒的开机延迟，然后控制充电限流电阻在20ms左右逐渐减小至零，达到对电容缓冲充电的目的。实测电流冲击峰值仅150mA左右，起到防止电源接反和防止输入端短路时电容放电带来火花的作用；

所述MOS开关16的控制端还与MOS加速电路15相连接，所述MOS加速电路15的控制端与PWM发生器14相连接，所述PWM发生器14的输入端接收缓启动电路13的输入信号，所述DC-DC稳压器19的输入端与开机延时电路20相连接，所述PWM发生器14产生2路对称PWM波形，正常工作时PWM波形的频率50～60kHz，每一路占空比45％，死区时间约5％。在上电后，PWM缓启动电路动作，使死区时间从100％逐渐下降至5％，让副边的滤波电容也逐渐缓慢充电，避免开机时的大电流，所述PWM方波通过MOS加速电路15，推动2支MOS开关16交替导通，以推挽的方式驱动隔离变压器的初级线圈。在数字隔离器4的副边线圈输出电压经过整流和滤波后，变成直流电压。由于前向通道全部工作于开环状态，不具备稳压能力，故需在副边进行DC-DC稳压，其中DC-DC稳压器19具有开机延迟特性，待滤波电容充电充满才开启电源输出。

综上所述，本实用新型的主要特点在于：

(1)本实用新型在绝缘外壳内部采用主控制板控制数字隔离器，通过数字隔离器设置特有的三级缓启动电路，使模块具备了开机冲击电流小、输入端等效电容小的特点，且在绝缘外壳内部采用数字隔离器控制大环闭环方案，通过反馈的方法将环路局限在小范围，这样通过采用高稳定度的小环反馈式稳压结构，既保证了电源的动态响应速度，又能避免输入端长线造成的自激振荡；

(2)本实用新型通过安装在绝缘外壳正面的接线引脚连接外部控制器件，使得驱动电源的连线更加方便，同时设置有接线卡槽供接口线路使用，提高了电源模块的实用性能，整个装置的设计消除了由于输入引线带来的电阻、感抗等因素对反馈的稳定性造成的影响，避免传统电源模块在长线输入时的自激振荡现象，同时提高了稳压精度，改善了动态响应特性。

(3)本实用新型的数字隔离器采用聚酯酰胺隔离层结合环氧树脂内膜实现隔离结构，有效的解决了隔离外壳内部零器件运行时多数字隔离器产生干扰，提高了数字隔离器的实用性和精确度。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。