CN103401451A - 一种用于汇流箱的开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汇流箱的开关电源，包括太阳板接入电路模块和变压器，还包括脉宽调制电路模块、反馈电路模块、稳压电路模块、门槛电路模块；太阳板接入电路模块的输出端和脉宽调制电路模块的输入端相连，电路模块的输出端经过变压器与稳压电路模块的输入端相连；稳压电路模块经过反馈电路模块与脉宽调制电路模块相连，利用输出电压反馈调节脉宽调制电路的输出；稳压电路模块还和门槛电路模块相连，通过门槛电路模块中的MOS管和比较器实现电压的门槛输出。本发明输入电压范围宽，电路设计简单，成本低，可靠性高。

Description

一种用于汇流箱的开关电源

技术领域

本发明公开了一种用于汇流箱的开关电源，尤其是一种太阳能光伏发电领域的汇流箱用的开关电源，涉及自激式开关电源领域。

背景技术

随着人类文明的发展日益迅速，人类对能源的需求也日益增加，传统的资源日趋枯竭，所以开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展是人类必须采取的措施。

基于利用太阳能光伏发电也得到了光伏产业的关注。大型光伏并网发电系统，必然使用到汇流箱装置。传统的带电流检测功能的汇流箱需要从外部进行直流或交流供电，光伏电站的占地面积比较大，光伏汇流箱的分布非常的分散，其供电的距离达到几公里甚至上万米。这不但增加了光伏电站的成本，而且降低了光伏电站的可靠性。利用太阳板供电，太阳板最高1000V的电压，一般开关电源达不到这样的要求，同时太阳板早晨从零伏电压向上升高，这也大大超过普通开关电源的电压要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种用于汇流箱供电的开关电源。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于汇流箱的开关电源，包括太阳板接入电路模块和变压器，还包括脉宽调制电路模块、反馈电路模块、稳压电路模块、门槛电路模块；

太阳板接入电路模块的输出端和脉宽调制电路模块的第一输入端相连，脉宽调制电路模块的输出端经过变压器与稳压电路模块的输入端相连；

稳压电路模块经过反馈电路模块与脉宽调制电路模块的第二输入端相连，利用输出电压反馈调节脉宽调制电路的输出；

稳压电路模块的输出端与门槛电路模块相连，所述门槛电路模块采用MOS管和比较器实现电压的门槛输出：当电压输出值低于设定值时，开关电源的输出电压为0V；当电压输出值大于设定值时，开关电源的输出电压为对应的电压输出值。

进一步的，所述脉宽调制电路模块中，使用的MOS管为2SK1317，耐压等级为1500V。

进一步的，所述门槛电路模块包括MOS管和比较器，MOS管为STP60N06。

进一步的，所述门槛电路模块中，使用的比较器为LM393。

进一步的，所述稳压电路模块为TL431稳压芯片。

所述用于汇流箱的开关电源，其具体电路结构如下：

太阳板接入电路模块包括第一二极管、第二二极管、第一至第四电容；

脉宽调制电路模块包括第一MOS管、第三至第六二极管、第一电阻、第二电阻、第六至第八电阻、变压器；

反馈电路模块包括第三至第五电阻、第五至第七电容、第七二极管、光耦、三极管；

稳压电路模块包括第一稳压管、第九至第十一电阻、第十四电阻、第八至第十电容；

门槛电路模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十五电阻、第二稳压管、第三稳压管、第二MOS管、比较器；

第四电容的一端和第一二极管的正极相连；第一二极管的附件分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、变压器的第三引脚、第三二极管的一端相连；第四电容的另一端和第二二极管的负极相连；第二二极管的正极和第三电容的一端相连并接地；第三电容的另一端和第二电容的一端相连；第二电容的另一端和第一电容的另一端相连；第三二极管的正极和第四二极管的负极相连；第四二极管的正极和第五二极管的正极相连；第五二极管的负极分别和变压器的第一引脚、第一MOS管的漏极相连；

第一电阻的另一端和第二电阻的一端相连；第二电阻的另一端分别和第一MOS管的栅极、第六二极管的负极、三极管的集电极、第三电阻的一端、第四电阻的一端相连；第三电阻的另一端分别和第五电容的一端、第六电容的一端相连；第五电容的另一端分别和第六电容的另一端、变压器的第五引脚、第七二极管的正极相连；第四电阻的另一端和三极管的集电极相连并接地；三极管的基极分别和第五电阻的一端、第七电容的一端、光耦的第四引脚相连；第六二极管的正极分别和第五电阻的另一端、第七电容的另一端、第六电阻的一端、第七电阻的一端、第一MOS管的源极相连；第六电阻的另一端和第七电阻的另一端相连并接地；第七二极管的负极和光耦的第二引脚相连；

   变压器的第四引脚和第八电容的一端相连并接地；第八电容的另一端分别和变压器的第六引脚、第九电容的一端、第十电阻的一端、第十四电阻的一端、第二稳压管的正极、第三稳压管的正极、第十五电阻的一端、比较器的接地端、第二MOS管的源极相连并接地；变压器的第八引脚和第一稳压管的正极相连；第一稳压管的负极分别和第八电阻的一端、第九电容的另一端、第九电阻的一端、第十电阻的另一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端、比较器的上拉端相连；第八电阻的另一端和光耦的第一引脚相连；光耦的第二引脚分别和第九电阻另一端、第十电容的一端、第二稳压管的一端相连；第二稳压管的反馈端分别和第十电容的另一端、第十一电阻的另一端、第十四电阻的另一端相连；

第三稳压管的负极分别和比较器的负输入端、第十二电阻的另一端相连；第十五电阻的另一端分别和第十三电阻的另一端、比较器的正输入端相连；比较器的输出端和第二MOS管的栅极相连。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：输入电压范围宽，电路设计简单，成本低，可靠性高。

附图说明

图1是汇流箱用开关电源的原理框图。

图2是汇流箱用开关电源的电路图，

其中：R1至R15为第一至第十五电阻，C1至C10为第一至第十电容，D1至D7为第一至第七二极管，D8至D10为第一至第三稳压管，T1为变压器，U1为比较器，U2为光耦，Q1、Q3分别为第一、第二MOS管，Q2为三极管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示的用于汇流箱的开关电源，由太阳板接入电路、脉宽调制电路，变压器，反馈电路、稳压电路，利用输出电压反馈调节脉宽调制电路输出，同时利用MOS管和比较器来实现电压的门槛输出。太阳能接入电路的输入端接太阳能电池组件的两极，稳压电路与脉宽调制电路通过反馈电路连接。稳压电路与门槛电路连接实现电压的门槛输出。

如图2所示的电路图：用于脉宽调制电路的MOS管为2SK1317，稳压芯片采用TL431、门槛电路的比较器采用LM393，MOS管采用STP60N06。所述用于汇流箱的开关电源，其具体电路结构如下：

包括第一至第十电容、第一至第十五电阻、第一至第七二极管、第一至第三稳压管、三极管、第一MOS管、第二MOS管、比较器、光耦、变压器；第四电容的一端和第一二极管的正极相连；第一二极管的附件分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、变压器的第三引脚、第三二极管的一端相连；第四电容的另一端和第二二极管的负极相连；第二二极管的正极和第三电容的一端相连并接地；第三电容的另一端和第二电容的一端相连；第二电容的另一端和第一电容的另一端相连；第三二极管的正极和第四二极管的负极相连；第四二极管的正极和第五二极管的正极相连；第五二极管的负极分别和变压器的第一引脚、第一MOS管的漏极相连；第一电阻的另一端和第二电阻的一端相连；第二电阻的另一端分别和第一MOS管的栅极、第六二极管的负极、三极管的集电极、第三电阻的一端、第四电阻的一端相连；第三电阻的另一端分别和第五电容的一端、第六电容的一端相连；第五电容的另一端分别和第六电容的另一端、变压器的第五引脚、第七二极管的正极相连；第四电阻的另一端和三极管的集电极相连并接地；三极管的基极分别和第五电阻的一端、第七电容的一端、光耦的第四引脚相连；第六二极管的正极分别和第五电阻的另一端、第七电容的另一端、第六电阻的一端、第七电阻的一端、第一MOS管的源极相连；第六电阻的另一端和第七电阻的另一端相连并接地；第七二极管的负极和光耦的第二引脚相连；变压器的第四引脚和第八电容的一端相连并接地；第八电容的另一端分别和变压器的第六引脚、第九电容的一端、第十电阻的一端、第十四电阻的一端、第二稳压管的正极、第三稳压管的正极、第十五电阻的一端、比较器的接地端、第二MOS管的源极相连并接地；变压器的第八引脚和第一稳压管的正极相连；第一稳压管的负极分别和第八电阻的一端、第九电容的另一端、第九电阻的一端、第十电阻的另一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端、比较器的上拉端相连；第八电阻的另一端和光耦的第一引脚相连；光耦的第二引脚分别和第九电阻另一端、第十电容的一端、第二稳压管的一端相连；第二稳压管的反馈端分别和第十电容的另一端、第十一电阻的另一端、第十四电阻的另一端相连；第三稳压管的负极分别和比较器的负输入端、第十二电阻的另一端相连；第十五电阻的另一端分别和第十三电阻的另一端、比较器的正输入端相连；比较器的输出端和第二MOS管的栅极相连。

整流二极管D1，D2与电容C1-C4组成耐压达到1200V的防反接的太阳板输入电路。整流二极管D3，D4，TVS管D5，11V稳压管D6，电阻R1，R2，R6，R7，R8，MOS管2SK1317组成了一个耐压最高达1500V的脉宽调制电路。

电阻R3，R4，R5，电容C5，C6,C7，二极管D7和光耦U2，三极管Q2组成一个光耦隔离反馈及控制电路。电阻R9，R10,R11,R14，电容C9，C10，即稳压芯片TL431组成一个5V稳压电路。比较器使用双电压比较器集成电路（LM393）,电阻R12，R13，R15，2.5V稳压二极管D9和MOS管STP60N06组成了一个门槛电路，当电压低于4.5V是，比较器输出0V，MOS管Q3关闭，输出电压为0V，但电压VCC与GND之间电压大于4.5V时，比较器LM393输出VCC，则MOS管Q3打开，输出为VCC。

综上所述，本发明电路设计简单，成本低，可靠性高。上述具体实施例仅为本发明的一个例子，凡是符合本专利发明宗旨的实施例均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于汇流箱的开关电源，包括太阳板接入电路模块和变压器，其特征在于：还包括脉宽调制电路模块、反馈电路模块、稳压电路模块、门槛电路模块；

太阳板接入电路模块的输出端和脉宽调制电路模块的第一输入端相连，脉宽调制电路模块的输出端经过变压器与稳压电路模块的输入端相连；

稳压电路模块经过反馈电路模块与脉宽调制电路模块的第二输入端相连，利用输出电压反馈调节脉宽调制电路的输出；

稳压电路模块的输出端与门槛电路模块相连，所述门槛电路模块采用MOS管和比较器实现电压的门槛输出：当电压输出值低于设定值时，开关电源的输出电压为0V；当电压输出值大于设定值时，开关电源的输出电压为对应的电压输出值。

2.如权利要求1所述的一种用于汇流箱的开关电源，其特征在于：所述脉宽调制电路模块包括MOS管，所述MOS管型号为2SK1317，耐压等级为1500V。

3.如权利要求1所述的一种用于汇流箱的开关电源，其特征在于：所述门槛电路模块包括MOS管和比较器，MOS管为STP60N06。

4.如权利要求3所述的一种用于汇流箱的开关电源，其特征在于：所述比较器为LM393。

5.如权利要求1所述的一种用于汇流箱的开关电源，其特征在于：所述稳压电路模块为TL431稳压芯片。

6.如权利要求5所述的一种用于汇流箱的开关电源，其特征在于：

太阳板接入电路模块包括第一二极管、第二二极管、第一至第四电容；

脉宽调制电路模块包括第一MOS管、第三至第六二极管、第一电阻、第二电阻、第六至第八电阻、变压器；

反馈电路模块包括第三至第五电阻、第五至第七电容、第七二极管、光耦、三极管；

稳压电路模块包括第一稳压管、第九至第十一电阻、第十四电阻、第八至第十电容；

门槛电路模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十五电阻、第二稳压管、第三稳压管、第二MOS管、比较器；

第四电容的一端和第一二极管的正极相连；第一二极管的附件分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、变压器的第三引脚、第三二极管的一端相连；第四电容的另一端和第二二极管的负极相连；第二二极管的正极和第三电容的一端相连并接地；第三电容的另一端和第二电容的一端相连；第二电容的另一端和第一电容的另一端相连；第三二极管的正极和第四二极管的负极相连；第四二极管的正极和第五二极管的正极相连；第五二极管的负极分别和变压器的第一引脚、第一MOS管的漏极相连；

第一电阻的另一端和第二电阻的一端相连；第二电阻的另一端分别和第一MOS管的栅极、第六二极管的负极、三极管的集电极、第三电阻的一端、第四电阻的一端相连；第三电阻的另一端分别和第五电容的一端、第六电容的一端相连；第五电容的另一端分别和第六电容的另一端、变压器的第五引脚、第七二极管的正极相连；第四电阻的另一端和三极管的集电极相连并接地；三极管的基极分别和第五电阻的一端、第七电容的一端、光耦的第四引脚相连；第六二极管的正极分别和第五电阻的另一端、第七电容的另一端、第六电阻的一端、第七电阻的一端、第一MOS管的源极相连；第六电阻的另一端和第七电阻的另一端相连并接地；第七二极管的负极和光耦的第二引脚相连；

   变压器的第四引脚和第八电容的一端相连并接地；第八电容的另一端分别和变压器的第六引脚、第九电容的一端、第十电阻的一端、第十四电阻的一端、第二稳压管的正极、第三稳压管的正极、第十五电阻的一端、比较器的接地端、第二MOS管的源极相连并接地；变压器的第八引脚和第一稳压管的正极相连；第一稳压管的负极分别和第八电阻的一端、第九电容的另一端、第九电阻的一端、第十电阻的另一端、第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、第十三电阻的一端、比较器的上拉端相连；第八电阻的另一端和光耦的第一引脚相连；光耦的第二引脚分别和第九电阻另一端、第十电容的一端、第二稳压管的一端相连；第二稳压管的反馈端分别和第十电容的另一端、第十一电阻的另一端、第十四电阻的另一端相连；

第三稳压管的负极分别和比较器的负输入端、第十二电阻的另一端相连；第十五电阻的另一端分别和第十三电阻的另一端、比较器的正输入端相连；比较器的输出端和第二MOS管的栅极相连。

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