一种高隔离多路输出的开关电源的制作方法

文档序号:11562696阅读:636来源:国知局

本实用新型涉及开关电源技术领域,更具体地,涉及一种高隔离多路输出的开关电源。



背景技术:

高压软启动上,需要将多组可控硅组件串联使用,降低每组硅组件上承受的电压,解决单个功率器件耐压不足的问题。以10KV等级的固态软启动为例,每相需要5组耐压6500V的硅组件串联,整机有三相共需要15组硅组件。每组硅组件需要控制电源,且每组和其他组的控制电源都需要高隔离,否则可能因多路控制电的隔离不够导致击穿损坏。普通的低压变压器和开关电源绝缘达不到此要求,依次需要另想办法。

类似场合使用的多路高隔离控制电源,常用的方案有2种,一种是每路采用1个高隔离的特制控制变压器初级次级之间耐压高达25KV以上,靠此特制的变压器实现高隔离,特点是体积大,每台设备需要的数量多,成本较高;另一种方案是利用一个低压大电流发生器初级连接AC220V或AC380V,次级输出几百安培的50HZ大电流,用粗导线依次穿过15个高压电流互感器,每个高压电流互感器作为一组组件的提供控制电源,也解决了高隔离的问题,但也存在体积大数量多成本偏高等特点。



技术实现要素:

本实用新型提供一种隔离程度高、体积小、成本低的高隔离多路输出的开关电源,以解决现有多路高隔离控制电源成本高和体积大的技术问题。

根据本实用新型的一个方面,提供一种高隔离多路输出的开关电源,其包括振荡电路、电流反馈电路、电压反馈电路和用于从负载上取电的取电电路,所述取电电路包括高压导线、至少2个小磁环,所述高压导线穿过所述小磁环,所述高压导线上连接有一个开关变压器;

所述振荡电路的输出端分别与所述电流反馈电路和电压反馈电路相连,所述电流反馈电路通过一开关变压器与所述高压导线相连,所述电压反馈电路输出端与所述小磁环相连接。

在上述方案基础上优选,所述电流反馈电路与所述开关变压器之间还连接有推挽放大电路。

在上述方案基础上优选,所述开关变压器与所述推挽放大电路相连接一侧的初级线圈两端分别连接有一峰值吸收电路。

在上述方案基础上优选,所述振荡电路还连接有一振荡频率调节电路。

在上述方案基础上优选,所述振荡电路包括SG3525驱动芯片,所述振荡频率调节电路与所述SG3525驱动芯片相连。

在上述方案基础上优选,所述取电电路还包括整流滤波电路和与负载连接的并联稳压电路,所述的整流滤波电路一端与其中一个所述小磁环连接,其另一端与所述的并联稳压电路相连。

本实用新型提出一种高隔离多路输出的开关电源,利用振荡电路配合电流反馈电路,将电源转换成较大交变电流在高压导线中传输,以降低外界干扰,同时,配合与振荡电路连接的电压反馈电路,可将小磁环产生的电压作为反馈的电压信号,传输至振荡电路中,快速改变其输出的脉宽,从而保证高压导线上电流的稳定。本实用新型的一种高隔离多路输出的开关电源,其结构简单,与传统的50HZ高压电流互感器取电相比,用低成本的小磁环替代体积较大的互感器,用开关电源做到的十多安培的恒流源替代体积较大的近300A大电流发生器,夜满足实现了高隔离,在体积和成本上大大降低。

附图说明

图1为本实用新型的一种高隔离多路输出的开关电源的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。

请参阅图1,本实用新型提供了一种高隔离多路输出的开关电源,包括振荡电路、电流反馈电路、电压反馈电路和用于从负载上取电的取电电路,其中,取电电路包括高压导线、至少2个小磁环,高压导线穿过所述小磁环,高压导线上连接有一个开关变压器;

振荡电路的输出端分别与所述电流反馈电路和电压反馈电路相连,所述电流反馈电路通过一开关变压器与所述高压导线相连,所述电压反馈电路输出端与所述电磁环相连接。

为了便于说明本实用新型的技术方案,以下将以取电电路包括16个小磁环作为具体实施例予以详细说明。

请继续参阅图1所示,本实用新型取电电路的高压导线与开关变压器的副边线圈相连,并将高压导线依次穿过16个小磁环,其中,高压导线为一根10mm2耐压10KV等级的电缆所制作而成,每个小磁环是用0.6cm直径的漆包线绕30匝所制作而成,高压导线穿过各个小磁环后,首尾相连,构成回路。

请继续参阅图1所示,本实用新型的取电电路还包括整流滤波电路和与负载连接的并联稳压电路,整流滤波电路一端与其中一个所述小磁环连接,其另一端与并联稳压电路相连。

其中,本实用新型的振荡电路包括SG3525驱动芯片和振荡频率调节电路,且振荡频率调节电路与SG3525驱动芯片相连,SG3525驱动芯片可以产生2路相位相差180度的脉冲驱动信号,并在该SG3525驱动芯片上设有电压反馈输入口和电流反馈输入口,本实用新型的电流反馈电路通过电流反馈输入口与SG3525驱动芯片相连,而电压反馈电路通过电压反馈输入口与SG3525驱动芯片相连。工作过程中,利用SG3525驱动芯片与振荡频率调节电路的配合以控制振荡频率在10-15khz,并在电流反馈电路的输出端连接一个由晶体管Q1和晶体管Q2所构成推挽放大电路,通过电磁变换,以获得反馈电流,从而在小磁环T1至T16各个小磁环中感应出电流。电磁环T16的次级线圈经整流滤波电路产生感应电压,并将该电压作为反馈电压信号发送至振荡电路,由于其他各个小磁环的负载功率变化会影响高压导线的电流大小,继而会导致T16输出的电压发生变化,反馈电压进入SG3525驱动芯片后经其内部调节,马上改变输出的脉宽,继而保证输出高压导线上电流的恒定。

本发明的电流反馈电路包括三个并联的电阻R16、R17、R18,电阻两端获得电流取样信号,在实际电流超过电流反馈电路的内部保护阀值后减小输出脉宽甚至封锁输出,以起到保护作用。

本实用新型将每个小磁环穿在高压电缆上,利用高压电缆的绝缘层以保证各组控制电源之间的电气隔离,高压电缆里面的电流因小磁环T16的电压反馈可以保证恒流,绕线的各个小磁环相当于电流互感器,根据电磁感应定律,副边电压在磁芯未饱和时的瞬时值与线圈匝数、频率、磁芯的磁通成正比,所以在同等条件下选取的10KHz开关频率,比使用50Hz时取电可以获得200倍的电能,因每个次级提供控制电需要的功率并不大,所以采用10KHz时只需要较小的磁环就可以获得近30W的功率。而与传统的50HZ高压电流互感器取电相比,用低成本的小磁环替代体积较大的互感器,用开关电源做到的十多安培的恒流源替代体积较大的近300A大电流发生器,夜满足实现了高隔离,在体积和成本上大大降低。

以下将进一步详细说明本实用新型的整流滤波电路详细结构如图图1所示,本实用新型的整流滤波电路包括四个二极管桥臂连接而成的整流电路D1和与整流电路并联的两个电容C14和C15以构成滤波电路,并在滤波电路的两端并联一个由稳压管D2和电阻R22串联而成的支路,场效应管Q3的基极和发射极分别与滤波电路的两端相连,把那个将场效应管Q3的集极通过一个电阻R23与场效应管Q3和电阻R22的中间点相连。

工作时,本实用新型小磁环上的线圈因电磁感应获得交流电,经整流桥D1整流,C14和C15滤波,稳压管D2和R22串联,给场效应管Q3的第1脚G极提供控制电压,其中,图中稳压管D2的稳压值为24V,当整流后的电压高于24V时,电阻R22上开始有电压,电压升高后,R2电压超过约3V后场效应管Q3的G、S极存在一定的正向电压而处于放大状态,此时大功率电阻R24有电流,因小磁环初级电流恒定,所以Q3导通后电路上的电压不会一直上升。

电容C14上的电压越高,导致Q3导通越深,R24所承受的电压越高,电流也越大,而初级电流恒定是,电流互感器取电能获得的功率最大值是一定的,所以选择合适的R24后会避免输出的电压过高。此电路可以保证输出的电压在一定范围之内,避免输出开路或近似开路状态。当有负载时,会导致电容上的电压有所降低,此时R22的2端电压下降,Q3的G、S间电压降低,会退出深度饱和状态处于放大状态,R24的电压降低,自动将一部分功率过渡到负载部分,当负载进一步加重C14电压进一步下降低于26V时,Q3会退出放大状态处于截止状态,此时所有电能被负载使用。当负载短路或负载很重时此路将无电压输出,设定初级电流以及选择小磁环和绕线时需要综合考虑负载状况,保证最大负载不大于互感器的能获得的最大功率。

进一步的,本实用新型在开关变压器与推挽放大电路相连接一侧的初级线圈两端分别连接有一峰值吸收电路,用于吸收反馈电流的峰值。

本实用新型提出一种高隔离多路输出的开关电源,利用振荡电路配合电流反馈电路,将电源转换成较大交变电流在高压导线中传输,以降低外界干扰,同时,配合与振荡电路连接的电压反馈电路,可将小磁环产生的电压作为反馈的电压信号,传输至振荡电路中,快速改变其输出的脉宽,从而保证高压导线上电流的稳定。本实用新型的一种高隔离多路输出的开关电源,其结构简单,与传统的50HZ高压电流互感器取电相比,用低成本的小磁环替代体积较大的互感器,用开关电源做到的十多安培的恒流源替代体积较大的近300A大电流发生器,夜满足实现了高隔离,在体积和成本上大大降低。

最后,本实用新型的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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