一种高效应急电源功率转换单元的制作方法

1.本发明涉及电源转换领域，特别涉及一种高效应急电源功率转换单元。


背景技术：

2.应急电源功率转换装置广泛用于工矿、石化、机房、库房、商城等建筑等场所，在市电停电后作紧急照明使用。现有应急电源功率转换单元一般由功率转换单元将蓄电池电源转换后再经整流滤波，滤波后的电压经输出转换单元输出给负载灯具使用，信号检测控制单元用来检测电压高低来控制市电照明和应急照明的输出切换及驱动控制；功率转换一般由两个三级管和变压器组成高频变换电路；整流滤波部分一般由桥式整流加电容器整流为直流输出，现有应急电源功率转换单元在使用过程中往往存在以下问题：1.现有应急电源功率转换单元集成度不高、性能低、转换效率不高，不满足使用要求；2.现有应急电源功率转换单元一般由桥式整流加电容器整流为直流输出。由于普通整流桥存在较大的电压降，使得在低压大电流输出时存在发热量大和散热问题，使产品体积变大，可靠性降低，易造成安全事故和不可挽回的损失；3.现有应急电源功率转换单元适用范围较窄，不适用于要求较高或较特殊的应急灯具上。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种高效应急电源功率转换单元，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
5.一种高效应急电源功率转换单元，包括蓄电电池单元、功率转换单元、倍压谐振网络单元、变压器自驱动同步整流滤波单元、市电与应急切换输出单元、负载灯具和系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元，所述蓄电电池单元输出端与功率转换单元输入端连接，所述功率转换单元输出端与倍压谐振网络单元输入端连接，所述倍压谐振网络单元输出端与变压器自驱动同步整流滤波单元输入端连接，所述变压器自驱动同步整流滤波单元输出端分别与市电与应急切换输出单元输入端和系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元输入端对应连接，所述市电与应急切换输出单元输出端与负载灯具输入端连接，所述系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元输出端分别与功率转换单元输入端和市电与应急切换输出单元输入端对应连接。
6.优选的，所述功率转换单元包括转换单元本体和高频功率转换变压器，所述转换单元本体包括电阻r3、电阻r5、电阻r8、电阻r10、三极管q2和三极管q4，所述电阻r3与电阻r5之间串联连接，且电阻r8与电阻r10之间串联连接，所述三极管q2的栅极与电阻r3和电阻r5的连接点连接，且三极管q4的栅极与电阻r8和电阻r10的连接点连接，所述三极管q2的漏极连接pc1端，且三极管q4的漏极连接pc2端，所述三极管q2的源极接地，且三极管q4的源极接地，所述三极管q2的漏极和三极管q2的源极之间并接有电阻r4和电容c4,且电阻r4和电容c4之间串联，所述电阻r5并接在三极管q2的栅极和三极管q2的源极之间，所述三极管q4
的漏极和三极管q4的源极之间并接有电阻r9和电容c6,且电阻r9和电容c6之间串联，所述电阻r10并接在三极管q4的栅极和三极管q4的源极之间。
7.优选的，所述高频功率转换变压器包括变压器t1a、变压器t1b和变压器t1c,所述变压器t1a一端连接pc2端，且变压器t1a另一端连接pc1端，所述变压器t1a上串联有电容c5，且电容c5负极接地，所述变压器t1b一端为po1端，且变压器t1b另一端为vs2端,所述变压器t1c一端为vs3端，且变压器t1b另一端为gd2端。
8.优选的，所述倍压谐振网络单元包括线圈l1，所述线圈l1一端分别串联有电容c1和电容c3,且电容c1和电容c3串联。
9.优选的，所述线圈l1另一端与po1端连接，所述电容c1一端为out+端，且电容c3一端为oc
‑
端。
10.优选的，所述变压器自驱动同步整流滤波单元包括三极管q1和三极管q3,所述三极管q1栅极分别连接有电阻r1和电阻r2,且三极管q3栅极分别连接有电阻r7和电阻r6,所述电阻r2和电阻r6之间串联，且电阻r1和电阻r7之间串联，所述三极管q1漏极与out+端连接，所述三极管q1源极与三极管q3源极连接，所述三极管q3漏极与out+端之间并接有电容c2。
11.优选的，所述电阻r7与gd2端连接，所述电阻r2和电阻r6的连接点分别与vs2端和vs3端连接，且三极管q1源极与三极管q3源极的分别与vs2端和vs3端连接。
12.优选的，所述系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元包括电阻r12、电阻r14、电阻r13、电阻r11和电容c7,所述电阻r12和电阻r14之间串联连接，且电阻r13、电阻r11和电容c7之间串联连接，所述电阻r14和电容c7均接地。
13.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
14.1、本发明中，通过蓄电池单元、功率转换单元、倍压谐振网络单元、变压器自驱动同步整流滤波单元、市电及应急切换单元、系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元构成应急电源功率转换单元，集成度高、性能好、转换效率高。
15.2、本发明中，通过利用倍压谐振网络及高频变压自身驱动信号实现同步整流，从而使系统效率大幅提高，使产品更安全可靠，避免普通整流桥存在较大的电压降，避免在低压大电流输出时存在发热量大和散热问题，降低产品体积，避免造成安全事故和不可挽回的损失。
16.3、本发明中，该高效应急电源功率转换装置，使得各项指标都满足了使用要求，广泛应用于商场、宾馆、医院、娱乐场所、工矿、石化及商业办公和民用建筑等场合以及要求较高或较特殊的应急灯具上，提高适用范围。
附图说明
17.图1为本发明一种高效应急电源功率转换单元的连接示意图；
18.图2为本发明一种高效应急电源功率转换单元的电路图；
19.图3为本发明一种高效应急电源功率转换单元的转换单元本体的结构示意图；
20.图4为本发明一种高效应急电源功率转换单元的高频功率转换变压器的结构示意图；
21.图5为本发明一种高效应急电源功率转换单元的倍压谐振网络单元的结构示意
图；
22.图6为本发明一种高效应急电源功率转换单元的变压器自驱动同步整流滤波单元的结构示意图；
23.图7为本发明一种高效应急电源功率转换单元的系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.如图1
‑
7所示，一种高效应急电源功率转换单元，包括蓄电电池单元、功率转换单元、倍压谐振网络单元、变压器自驱动同步整流滤波单元、市电与应急切换输出单元、负载灯具和系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元，蓄电电池单元输出端与功率转换单元输入端连接，功率转换单元输出端与倍压谐振网络单元输入端连接，倍压谐振网络单元输出端与变压器自驱动同步整流滤波单元输入端连接，变压器自驱动同步整流滤波单元输出端分别与市电与应急切换输出单元输入端和系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元输入端对应连接，市电与应急切换输出单元输出端与负载灯具输入端连接，系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元输出端分别与功率转换单元输入端和市电与应急切换输出单元输入端对应连接。
28.功率转换单元包括转换单元本体和高频功率转换变压器，转换单元本体包括电阻r3、电阻r5、电阻r8、电阻r10、三极管q2和三极管q4，电阻r3与电阻r5之间串联连接，且电阻r8与电阻r10之间串联连接，三极管q2的栅极与电阻r3和电阻r5的连接点连接，且三极管q4的栅极与电阻r8和电阻r10的连接点连接，三极管q2的漏极连接pc1端，且三极管q4的漏极连接pc2端，三极管q2的源极接地，且三极管q4的源极接地，三极管q2的漏极和三极管q2的源极之间并接有电阻r4和电容c4,且电阻r4和电容c4之间串联，电阻r5并接在三极管q2的栅极和三极管q2的源极之间，三极管q4的漏极和三极管q4的源极之间并接有电阻r9和电容c6,且电阻r9和电容c6之间串联，电阻r10并接在三极管q4的栅极和三极管q4的源极之间，功率转换单元用于对蓄电电池进行电源转换；高频功率转换变压器包括变压器t1a、变压器t1b和变压器t1c,变压器t1a一端连接pc2端，且变压器t1a另一端连接pc1端，变压器t1a上串联有电容c5，且电容c5负极接地，变压器t1b一端为po1端，且变压器t1b另一端为vs2端,
变压器t1c一端为vs3端，且变压器t1b另一端为gd2端；倍压谐振网络单元包括线圈l1，线圈l1一端分别串联有电容c1和电容c3,且电容c1和电容c3串联，倍压谐振网络单元可实现整流操作；为了对倍压谐振网络单元进行安装连接，线圈l1另一端与po1端连接，电容c1一端为out+端，且电容c3一端为oc
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端；变压器自驱动同步整流滤波单元包括三极管q1和三极管q3,三极管q1栅极分别连接有电阻r1和电阻r2,且三极管q3栅极分别连接有电阻r7和电阻r6,电阻r2和电阻r6之间串联，且电阻r1和电阻r7之间串联，三极管q1漏极与out+端连接，三极管q1源极与三极管q3源极连接，三极管q3漏极与out+端之间并接有电容c2，倍压谐振网络单元与变压器自驱动同步整流滤波单元可实现同步整流，从而使系统效率大幅提高使产品更安全可靠；为了对变压器自驱动同步整流滤波单元进行安装连接，电阻r7与gd2端连接，电阻r2和电阻r6的连接点分别与vs2端和vs3端连接，且三极管q1源极与三极管q3源极的分别与vs2端和vs3端连接；系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元包括电阻r12、电阻r14、电阻r13、电阻r11和电容c7,电阻r12和电阻r14之间串联连接，且电阻r13、电阻r11和电容c7之间串联连接，电阻r14和电容c7均接地，信号检测控制单元用来检测电压高低来控制市电照明和应急照明的输出切换及驱动控制。
29.需要说明的是，本发明为一种高效应急电源功率转换单元，本应急电源功率转换单元主要由蓄电池单元、功率转换单元、倍压谐振网络单元、变压器自驱动同步整流滤波单元、市电及应急切换单元、系统信号检测控制及脉宽频率驱动单元构成。集成度高、性能好、转换效率高。大幅提高了现有应急照明电源转换的效率，解决了能耗高、发热量大的问题，提高了产品的可靠性。广泛应用于商场、宾馆、医院、娱乐场所、工矿、石化及商业办公和民用建筑等场合以及要求较高或较特殊的应急灯具上；利用倍压谐振网络及高频变压自身驱动信号实现同步整流，从而使系统效率大幅提高使产品更安全可靠。如某化工厂机房的防爆应急照明系统由于照度、体积和安全考虑，只能采取低发热量的高效率转换装置。普通的转换装置使产品温升高、寿命短、易损坏。由于安全考虑需要经常更换该产品，造成能源和资源的浪费。而本发明的高效应急电源功率转换装置，使得各项指标都满足了使用要求，使用过程中减少了故障的出现，较少了能源的浪费。
30.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。