CN104065274A - 集成交错反激冗余并联dc/dc电源模块 - Google Patents

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张云鹏
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Abstract

本发明公开了一种集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，包括开关管、变压器、PWM控制芯片、滤波电路、整流电路和反馈及保护电路。电源模块采用一体化设计，DC/DC变换器功率电路采用交错反激冗余并联电路拓扑形式，输入与输出端增加了π型滤波电路，具有极低纹波的指标；采用金属外壳，两侧有散热片，具有电磁兼容性好、可靠性高、散热性能好和适应范围广的特点。

Description

集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块
技术领域
本发明涉及一种电源模块，具体地说，涉及一种集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块。
背景技术
目前，标准隔离式DC/DC电源模块冗余并联均采用两个及两个以上的电源模块并联实现（见图3），以提高功率扩展和高可靠性的要求，但这种冗余并联电源使用电源模块较多，具有体积较大，元器件较多，可靠性相对降低，电磁兼容性变差，成本升高等缺陷。
发明内容
本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，包括开关管、变压器、PWM控制芯片、滤波电路、整流电路和反馈及保护电路。直流电源与输入滤波电路滤波相连，变压器T1、T2的初级线圈的首端并联与输入滤波电路的输出正端相连，变压器T1的初级线圈的尾端与开关管Q1的源极相连，变压器T2的初级线圈的尾端与开关管Q2的源极相连，开关管Q1、Q2的漏极与输入滤波电路的输出负端相连，开关管Q1、Q2的栅极分别与PWM控制芯片的两个控制端相连，变压器T1、T2的次级分别与整流电路相连，两个整流电路的输出并联后与LC滤波电路相连，LC滤波电路的输出接输出滤波电路，同时LC滤波电路的输出与反馈及保护电路的输入端相连，反馈及保护电路的输出端通过光耦芯片IC1与PWM控制芯片反馈输入端相连。
所述集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其输入滤波电路采用π型滤波电路。
所述集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其输出滤波电路采用π型滤波电路。
所述集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其电源模块外壳采用金属外壳，两侧有散热片，并在散热片上钻有多个散热孔。
本发明突破传统的冗余并联电源的设计方案，采用交错反激电路拓扑，将两个电源模块的功率回路部分集成一体化并联设计，通过主控芯片的两组驱动交错开通控制并联的输入回路中的开关管交错开通，两个并联的变压器交替储存能量和传递输出能量，实现电源模块集成冗余并联功能。其检流信号通过输入正端的回路检流变压器采集输入端的电流信号，电流信号经过整流二极管将交流信号转变为方波信号，通过采样电阻采集电压值给控制芯片的检流功能引脚一定电压信号值，实现电源模块的过流和短路保护功能。其特点是：
1、DC/DC变换器功率电路采用交错反激冗余电路形式，具有更高的可靠性，输入电压覆盖DC9-DC80V，输出电压覆盖DC3.3V-DC36V（单路），其功率密度最高可达21.9W/in3。
2、电源模块为隔离方式，隔离电压不低于DC500V；
3、电源模块为一体化全金属屏蔽外壳设计方式，具有良好的抗发射辐射电磁兼容性；输入与输出端增加了滤波电路使其具有更好的电磁兼容性、输出纹波低，具有良好抗传导辐射电磁兼容性。
本发明的有益效果是电源模块功率电路部分为一体化冗余并联设计，输入与输出端增加了π型滤波电路，采用金属外壳封装，具有电磁兼容性好、可靠性高、散热性能好和适应范围广等特点。
附图说明
图1为本发明电源模块内部冗余并联原理框图。
图2 为本发明电源模块功率电路布局图。
图3 简单的冗余并联电路的基本原理框。
图4为本发明电源模块引脚定义及外形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明一种集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，包括开关管、变压器、PWM控制芯片、滤波电路、整流电路和反馈及保护电路。直流电源与输入滤波电路滤波相连，变压器T1、T2的初级线圈的首端并联与输入滤波电路的输出正端相连，变压器T1的初级线圈的尾端与开关管Q1的源极相连，变压器T2的初级线圈的尾端与开关管Q2的源极相连，开关管Q1、Q2的漏极与输入滤波电路的输出负端相连，开关管Q1、Q2的栅极分别与PWM控制芯片的两个控制端相连，变压器T1、T2的次级分别与整流电路相连，两个整流电路的输出并联后与LC滤波电路相连，LC滤波电路的输出接输出滤波电路，同时LC滤波电路的输出与反馈及保护电路的输入端相连，反馈及保护电路的输出端通过光耦芯片IC1与PWM控制芯片反馈输入端相连。
电源模块采用两个相同型号和磁材的变压器作为冗余并联变压器，其基本参数均相同，输入端与输出端并联的功率管型号、参数和数量均选择一致的，通过主控芯片的两组驱动交替控制输入端开关管，主控芯片的死区时间自身设定，不需外加其他元器件改变死区时间，所以不存在两组驱动同时开通的情况，实现两个独立地变压器交替储存能量和传递输出能量，达到功率扩展的功能。由于两组功率回路采用冗余并联形式，当其中一组功率回路出现开路或者断路的情况，另一组输出回路正常工作，提供输出电流和电压值，实现其电源模块冗余并联的功能。
所述集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其输入滤波电路采用π型滤波电路。
所述集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其输出滤波电路采用π型滤波电路。
所述集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其电源模块外壳采用金属外壳封装，两侧有散热片，并在散热片上钻有多个散热孔，具有良好的电磁兼容性和散热性，其引脚定义及外形见图4。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，包括开关管、变压器、PWM控制芯片、滤波电路、整流电路和反馈及保护电路；其特征在于：直流电源与输入滤波电路滤波相连，变压器(T1、T2)的初级线圈的首端并联与输入滤波电路的输出正端相连，变压器(T1)的初级线圈的尾端与开关管(Q1)的源极相连，变压器(T2)的初级线圈的尾端与开关管(Q2)的源极相连，开关管(Q1、Q2)的漏极与输入滤波电路的输出负端相连，开关管(Q1、Q2)的栅极分别与PWM控制芯片的两个控制端相连，变压器(T1、T2)的次级分别与整流电路相连，两个整流电路的输出并联后与LC滤波电路相连，LC滤波电路的输出接输出滤波电路，同时LC滤波电路的输出与反馈及保护电路的输入端相连，反馈及保护电路的输出端通过光耦芯片(IC1)与PWM控制芯片反馈输入端相连。
2.根据权利要求1所述的集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其特征在于：输入滤波电路采用π型滤波电路。
3.根据权利要求1所述的集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其特征在于：输出滤波电路采用π型滤波电路。
4.根据权利要求1所述的集成交错反激冗余并联DC/DC电源模块，其特征在于：电源模块外壳采用金属外壳封装，两侧有散热片，并在散热片上钻有多个散热孔。
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