一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元的制作方法

本技术涉及电源电路，尤其涉及一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元。

背景技术：

1、现有技术中，在不同的场合，往往提供的是不同等级的输入电压，为了适应不同电压等级的场合，电源模块供应商通常会生产多种规格的电源模块，如最典型的有交流220v和直流48v、24v三种规格的电源。现场应用时，对不同电压等级的用电设备往往需要通过不同的电源进行适配，从而造成使用成本高，当不具有与电压等级相应的电源时，某些特殊需求的用电设备将无法进行取电，并且在有些场景中，输入电压很容易受用电负载的变动而变动。例如，边缘计算设备在实际应用时，要求具备超宽交直流电压输入范围的特殊应用场景。因此，为更好地实现边缘计算设备的持续稳定工作，设计一种边缘计算设备专用的宽电压输入电源转换单元是非常有必要的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，包括主功率模块和数字控制模块，所述主功率模块由emi电路、初级整流滤波电路、隔离变压器、功率开关管、采样电阻ⅰ、次级整流滤波电路和采样电阻ⅱ构成，所述数字控制模块由数字控制芯片、光耦隔离、欠过压检测、输入电压检测、输出电流检测、输出电压检测、开关管电流检测、宽电压稳压器、vdd供电和pwm驱动输出构成；

4、所述emi电路输入端连接有输入电压vin，输入电压vin依次经过emi电路、初级整流滤波电路、隔离变压器、次级整流滤波电路、采样电阻ⅱ连接到输出电压vo；

5、所述输入电压vin、输出电压vo、输出电流io经过输入电压检测、输出电压检测、输出电流检测和光耦隔离后变成vin′、vo′、io′，输入电压vin经过初级整流滤波电路后通过宽电压稳压器后给数字控制芯片提供开机启动电压vdd，后续供电由隔离变压器辅助绕组经过整流滤波电路后提供。

6、所述输入电压vin的交流输入电压的输入范围85v-265v。

7、所述输入电压vin的直流输入电压的输入范围19v-373v。

8、所述输出电压vo为直流12v。

9、所述隔离变压器上还连接有功率开关管，功率开关管通过驱动电路、采样电阻ⅰ和数字控制芯片相连接，输入电压vin经过隔离变压器、功率开关管和采样电阻ⅰ由电流检测后变成电流采样电压vcs。

10、所述数字控制芯片包括pwm模块、电流取样比较模块、pid模块和误差放大器，2.5v连接在误差放大器的正输入端，输出反馈电压vo′连接到误差放大器输入端负输入端，经过误差放大器放大输出差值ver，ver进入pid模块补偿后补偿值vpk接入电流取样比较模块正输入端，开关管电流采样电压vcs接入电流取样比较模块负输入端，电流取样比较模块输出pwm信号控制开关管占空比，使其根据负载大小自动调整输出电压。

11、综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

12、本实用新型采用高性能数字芯片控制，利用软件pid算法实现对反馈环路的精确控制，并具有欠过压保护、过流保护、短路保护等功能，可以在超宽的交流和直流电压输入范围内工作，使得在现场应用时边缘计算设备供电能兼容直流和交流输入的情况，有效解决了超宽范围电压输入设备难以供电的问题，使边缘计算设备能够更好地持续稳定工作。

技术特征：

1.一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，包括主功率模块和数字控制模块，其特征在于：所述主功率模块由emi电路、初级整流滤波电路、隔离变压器、功率开关管、采样电阻ⅰ、次级整流滤波电路和采样电阻ⅱ构成，所述数字控制模块由数字控制芯片、光耦隔离、欠过压检测、输入电压检测、输出电流检测、输出电压检测、开关管电流检测、宽电压稳压器、vdd供电和pwm驱动输出构成；

2.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，其特征在于：所述输入电压vin的交流输入电压的输入范围85v-265v。

3.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，其特征在于：所述输入电压vin的直流输入电压的输入范围19v-373v。

4.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，其特征在于：所述输出电压vo为直流12v。

5.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，其特征在于：所述隔离变压器上还连接有功率开关管，功率开关管通过驱动电路、采样电阻ⅰ和数字控制芯片相连接，输入电压vin经过隔离变压器、功率开关管和采样电阻ⅰ由电流检测后变成电流采样电压vcs。

6.根据权利要求5所述的一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，其特征在于：所述数字控制芯片包括pwm模块、电流取样比较模块、pid模块和误差放大器，2.5v连接在误差放大器的正输入端，输出反馈电压vo′连接到误差放大器输入端负输入端，经过误差放大器放大输出差值ver，ver进入pid模块补偿后补偿值vpk接入电流取样比较模块正输入端，开关管电流采样电压vcs接入电流取样比较模块负输入端，电流取样比较模块输出pwm信号控制开关管占空比，使其根据负载大小自动调整输出电压。

技术总结
本技术涉及电源电路技术领域，其目的在于提供了一种边缘计算设备的宽电压输入电源转换单元，包括主功率模块和数字控制模块，所述主功率模块由EMI电路、初级整流滤波电路、隔离变压器、功率开关管、采样电阻Ⅰ、次级整流滤波电路和采样电阻Ⅱ构成，所述数字控制模块由数字控制芯片、光耦隔离、欠过压检测、输入电压检测、输出电流检测、输出电压检测、开关管电流检测、宽电压稳压器、VDD供电和PWM驱动输出构成。本技术采用高性能数字芯片控制，利用软件PID算法实现对反馈环路的精确控制，并具有欠过压保护、过流保护、短路保护等功能，可以在超宽的交流和直流电压输入范围内工作，有效解决了超宽范围电压输入设备难以供电的问题。

技术研发人员：乔鹏,梁彦龙,张祯铭,丁择鑫,蒲磊
受保护的技术使用者：甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司
技术研发日：20221206
技术公布日：2024/1/13