一种直流电源装置的制作方法

本实用新型实施例涉及电源开关领域，尤其涉及一种直流电源装置。

背景技术：

随着通用开关稳压电源的迅速发展，很多场合都利用到开关稳压电源，因其开关稳压电源高效率、小型化、高适应性是其未来发展的方向。

目前的矿用开关电源输入范围具有一定的限制，即每一个矿用开关电源都有一个额定的输入电压范围，当超过这个电压范围该开关电源则不能使用，必须换成其他等级的电源。此外，现有的矿用开关电源中仅在输入端加入了功率因素校正。

然而，采用现有的开关电源应用在矿井中，将增加使用成本，而且适应性差，电能的传输效率比较低。

技术实现要素：

本实用新型实施例公开一种直流电源装置，以实现适配宽范围输入的电源电压。

第一方面，本实用新型实施例公开了一种直流电源装置，包括转换模块，所述转换模块的输入端与输入电源电连接，用于清除电能中的电磁干扰，并将输入交流电转换成直流电；

功率变换模块，所述功率变换模块的输入端与所述转换模块的输出端电连接，用于改变经所述转换模块输出的电压；

滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述功率变换模块的输出端连接，所述滤波模块的输出端与工作负载电连接，用于将所述直流电稳压稳流至所述工作负载需要的电流电压；

控制模块，所述控制模块包括：

第一pfc组件，所述第一pfc组件的输入端与所述转换模块的输出端电连接，所述第一pfc组件的输出端与所述功率变换模块电连接，用于提高经所述转换模块输出的电压的功率因素；

第二pfc组件，所述第二pfc组件的输入端与所述滤波模块的输出端电连接，所述第二pfc组件的输出端与所述功率变换模块的输入端电连接，用于提高经所述滤波模块输出的电压的功率因素。

可选的，所述转换模块包括：

电磁干扰emi组件，所述emi组件的输入端作为所述转换模块的输入端，用于清除电能中的电磁干扰；

整流组件，所述整流组件的输入端与所述emi组件的输出端电连接，所述整流组件的输出端作为所述转换模块的输出端，用于将交流电转换为直流电。

可选的，所述控制模块还包括：

第三pfc组件，所述第三pfc组件的输入端与所述滤波模块的输出端电连接，用于反馈所述滤波模块输出的电压；

脉冲宽度调制pwm组件，所述pwm组件的输入端与所述第三pfc组件的输出端电连接，所述pwm组件的输出端与所述功率变换模块的输入端电连接，用于将电压信号转换成脉冲信号发送给所述功率变换模块。

可选的，在所述功率变换模块和所述滤波模块中间还包括：

脉冲宽度调制pwm模块，所述pwm模块的输入端与所述功率变换模块的输出端电连接，所述pwm模块的输出端与所述滤波模块的输入端连接，用于将所述功率变换模块输出的电压信号转换成脉冲信号发送给所述滤波模块。

可选的，还包括：

保护模块，所述保护模块用于接收所述转换模块和所述滤波模块输出的电压信号，并判断所述电压信号是否满足预设工作参数。

可选的，所述保护模块包括：

输入电压保护组件，所述输入电压保护组件的输入端与所述转换模块的输出端电连接，所述输入电压保护组件的输出端与所述第一pfc组件的输入端电连接，且与所述pwm组件的输入端电连接，用于检测所述转换模块输出的电压信号；

短路保护组件，所述短路保护组件的输入端与所述滤波模块的输出端电连接，所述短路保护组件的输出端与所述pwm组件的输入端电连接，用于判断所述滤波模块是否短路；

限流保护组件，所述限流保护组件的输入端与所述滤波模块的输出端电连接，所述限流保护组件的输出端与所述pwm组件的输入端电连接，用于检测所述滤波模块输出的电流；

输出过压保护组件，所述输出过压保护组件的输入端与所述滤波模块的输出端电连接，所述输出过压保护组件的输出端与所述pwm组件的输入端电连接，用于检测所述滤波模块输出的电压。

可选的，所述控制模块还包括：

采样组件，所述采样组件的输入端与所述滤波模块的输出端电连接，所述采样组件的输出端与所述pwm组件的输入端电连接，用于采集所述滤波模块输出的电压。

可选的，所述控制模块还包括：

稳压组件，所述稳压组件的输入端与所述采样组件的输出端电连接，所述稳压组件的输出端与所述pwm组件的输入端电连接，用于控制所述采样组件采集的电压保持不变。

可选的，还包括：

外壳，所述转换模块、所述功率变换模块、所述滤波模块和所述控制模块设置在所述外壳内部。

本实用新型实施例，通过设置多个pfc组件，在输出电压后也设置一个pfc组件，解决了矿用直流电源装置中输出的电压不够准确和稳定的问题，克服了增加pfc组件的技术缺陷，达到提高电能利用率的技术效果。

附图说明

图1a是本实用新型实施例一提供的直流电源装置的结构示意图；

图1b是本实用新型实施例一提供的直流电源装置的控制模块的结构示意图；

图2a是本实用新型实施例二提供的直流电源装置的结构示意图；

图2b是本实用新型实施例二提供的直流电源装置的转换模块的结构示意图；

图2c是本实用新型实施例二提供的直流电源装置包括采样组件的结构示意图；

图2d是本实用新型实施例二提供的直流电源装置还包括稳压组件的结构示意图；

图3a是本实用新型实施例三提供的直流电源装置包括保护模块的结构示意图；

图3b是本实用新型实施例三提供的直流电源装置的保护模块的结构示意图；

图3c是本实用新型实施例三提供的直流电源装置包括pwm模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例四提供的包含外壳的直流电源装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

实施例一

图1a是本实用新型实施例一提供的直流电源装置的结构示意图，本实施例可适用于将宽范围输入交流电转换成工作负载需要的工作电压的情况。如图1a所示，本实施例一提供了一种直流电源装置100，包括转换模块110、功率变换模块120、滤波模块130、控制模块140。如图1b所示，控制模块140包括第一pfc(功率因素校正，powerfactorcorrection)组件141和第二pfc组件142。

转换模块110的输入端与输入电源电连接，用于清除电能中的电磁干扰，并将输入交流电转换成直流电。功率变换模块120的输入端与转换模块110的输出端电连接，用于改变经转换模块110输出的电压。滤波模块130的输入端与功率变换模块120的输出端连接，滤波模块130的输出端与工作负载电连接，用于将直流电稳压稳流至工作负载需要的电流电压。控制模块140包括第一pfc组件141和第二pfc组件142，第一pfc组件141的输入端与转换模块110的输出端电连接，第一pfc组件141的输出端与功率变换模块120电连接，用于提高经转换模块110输出的电压的功率因素。第二pfc组件142的输入端与滤波模块130的输出端电连接，第二pfc组件142的输出端与功率变换模块120的输入端电连接，用于提高经滤波模块130输出的电压的功率因素。

具体地，输入电源输入的是交流电，电压范围根据实际作业环境决定。优选的，可以为65～280v。输入电源输入的电能经过转换模块110后，交流电变成了直流电。直流电再通过功率变换模块120，可以变成满足工作负载的工作电压。具体的，功率变换模块120可以是单端反激式电路，也可以是双端反激式电路，或者是其他可以改变电压的电路，例如降压斩波器buck电路，此处不做限制。优选的，功率变换模块120是双端反激式电路，输入电源输入的电压范围可以更宽。其中，功率变换模块120输出的电压可以根据需要调整，优选的，电压可以调整成为5v、12v或24v，此处不做限制。经过功率变换模块120输出的电压还是带有交流电成分，因此要通过滤波模块130将交流电成分去除。控制模块140包括第一pfc组件141和第二pfc组件142。第一pfc组件141检测经转换模块110输出的电能的功率因素，如果功率因素较低，则控制功率变换模块120从而提高功率因素。第二pfc组件142检测经滤波模块130输出的电能的功率因素，如果功率因素较低，也会控制功率变换模块120从而提高功率因素。优选的，把功率因素提高至96％，此时的经济性较高。

本实施例通过在转换模块和滤波模块都设置了一个pfc组件，在转换成直流电以及向工作负载供电两个方面同时检测电能的功率因素并进行校正，使得提高了电能的利用率。

实施例二

图2a是本实用新型实施例二提供的直流电源装置的结构示意图，本实施例提供的技术方案是在上述技术方案的基础上细化，适用于增加功率因素校正组件的场景。如图2a所示，控制模块140还包括第三pfc组件143和脉冲宽度调制pwm组件144。第三pfc组件143的输入端与滤波模块130的输出端电连接，用于反馈滤波模块130输出的电压。pwm组件144的输入端与第三pfc组件143的输出端电连接，pwm组件144的输出端与功率变换模块120的输入端电连接，用于将电压信号转换成脉冲信号发送给功率变换模块120。

具体地，第三pfc组件143检测经滤波模块130输出的电压，并将电压信号传输给pwm组件144。pwm组件144接收第三pfc组件143传输的电压信号后，将电压信号转换成脉冲信号，将脉冲信号发送给功率变换模块120，通过脉冲信号，控制功率变换模块120中的开关管的导通和断开。其中，开关管可以是继电器，从而通过脉冲信号控制导通和关闭，其他可以实现开关管功能的电路或元器件都可以代替继电器，此处不做限制。

可选的，如图2b所示，转换模块110包括emi(电磁干扰，electromagneticinterference)组件111和整流组件112。emi组件111的输入端作为转换模块110的输入端，用于清除电能中的电磁干扰。整流组件112的输入端与emi组件111的输出端电连接，整流组件112的输出端作为转换模块110的输出端，用于将交流电转换为直流电。

输入电源的电能是交流电，交流电中有很大的电磁干扰，emi组件111和输入电源连接，可以大大降低电能的电磁干扰，将没有电磁干扰的电能传输给整流组件112。此时的电能还是交流电，需要把交流电转换成直流电。整流组件112是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。可选的，整流组件112可以是半波整流电路、全波整流电路或桥式整流电路，此处不做限制。优选的，整流组件112是桥式整流电路，输出的是高频直流电。

可选的，如图2c所示，控制模块还可以包括采样组件145。采样组件145的输入端与滤波模块130的输出端电连接，采样组件145的输出端与pwm组件144的输入端电连接，用于采集滤波模块130输出的电压。

具体地，通过采集滤波模块130输出的电压判断此电压是否满足工作负载的需求。如果电压不在预设范围内，则通过pwm组件144控制功率变换模块120输出预设范围内的工作电压。示例性地，如果需要输出5v的电压，则预设范围可以是4.9～5.1v，也可以是4.95～5.05v，可以根据需要设置，此处不做限制。

可选的，如图2d所示，在pwm组件144和采样组件145中间，还可以包括稳压组件146。稳压组件146的输入端与采样组件145的输出端电连接，稳压组件146的输出端与pwm组件144的输入端电连接，用于控制采样组件145采集的电压保持不变。采样组件145采集的电压可能会波动，产生波动时就会使得pwm组件144发送的脉冲信号不够准确。通过设置一个稳压组件146，可以使采集的电压处于稳定状态，波动非常小，则pwm组件144发送的脉冲信号也会更加准确。

本实施例通过增加了第三pfc组件和pwm组件，通过pwm组件将电压信号转换成脉冲信号从而控制功率变换模块开关管的导通和闭合，使得控制功率变换模块输出的电压更精确。

实施例三

图3a是本实用新型实施例三提供的直流电源装置包括保护模块的结构示意图，本实施例提供的技术方案是在上述技术方案的基础上细化，适用于保护直流电源装置的场景。如图3a所示，直流电源装置100还包括了保护模块150。如图3b所示，保护模块150包括输入电压保护组件151、短路保护组件152、限流保护组件153和输出过压保护组件154。

输入电压保护组件151的输入端与转换模块110的输出端电连接，输入电压保护组件151的输出端与第一pfc组件141的输入端电连接，且与pwm组件144的输入端电连接，用于检测转换模块110输出的电压信号。短路保护组件152的输入端与滤波模块130的输出端电连接，短路保护组件152的输出端与pwm组件144的输入端电连接，用于判断滤波模块130是否短路。限流保护组件153的输入端与滤波模块130的输出端电连接，限流保护组件153的输出端与pwm组件144的输入端电连接，用于检测滤波模块130输出的电流。输出过压保护组件154的输入端与滤波模块130的输出端电连接，输出过压保护组件154的输出端与pwm组件144的输入端电连接，用于检测滤波模块130输出的电压。

具体地，输入电压保护组件151检测转换模块110输出的电压，判断输出的电压是过压还是欠压。如果电压是过压，则向pwm组件144发送电压信号，pwm组件144把电压信号转换成脉冲信号，从而控制功率变换模块120输出正常工作电压。如果转换模块110输出的电压是欠压，则将电压信号发送至第一pfc组件141，从而提高电路的功率因素。

滤波模块130的输出端分别连接了短路保护组件152、限流保护组件153和输出过压保护组件154。如果滤波模块130输出的电压为零，则说明滤波模块130短路，则短路保护组件152通过pwm组件144使得功率变换模块120的开关管处于常开状态使其形成断路，防止持续短路造成危险。如果滤波模块130输出的电流过大，会影响工作负载的正常工作，此时限流保护组件153则通过pwm组件144改变脉冲信号从而控制功率变换模块120，降低输出的电流。如果输出的电压过大，也会影响工作负载的正常工作，甚至是损坏工作负载。此时输出过压保护组件154通过pwm组件144改变脉冲信号从而控制功率变换模块120降低输出的电压。

可选的，如图3c所示，直流电源装置100还可以包括pwm模块160。pwm模块160连接在功率变换模块120和滤波模块130中间，pwm模块160的输入端与功率变换模块120的输出端电连接，pwm模块160的输出端与滤波模块130的输入端连接，用于将功率变换模块120输出的电压信号转换成脉冲信号发送给滤波模块130。

本实施中的直流电源装置增加了一个保护模块，检测直流电源装置是否短路，输出的电压电流是否过大，防止电压电流过大损坏工作负载，达到了保护工作负载的技术效果。

实施例4

图4为本实用新型实施例四中直流电源装置包括外壳的结构示意图，本实施例是在上述技术方案的基础上进行细化，适用于直流电源装置是一个全密闭的情况。

如图4所示，直流电源装置100还包括外壳170，转换模块110、功率变换模块120、滤波模块130和控制模块140设置在外壳170内部。外壳的材料可以是塑料，也可以是金属。优选的，外壳170的材料为金属，具有较好的散热性。外壳170的内部空置部分全部用填充物填充，优选的，采用散热性好的填充物。

本实施例的通过设置一个外壳，并且在外壳内部空置部分用填充物填充，可以达到防潮的技术效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。