CN104135153B - 一种dc-dc模块电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DC-DC模块电源，包括机壳和位于机壳内的电路主板，所述的电路主板包括原边电路和次边电路；所述的原边电路包括功率变换电路、原边驱动电路和原边控制电路；功率变换电路采用高频功率开关，通过变压器，把185～340VDC的输入直流电压变换成9V低压直流输出电压；所述次边电路包括同步整流电路、次边驱动电路、次边控制电路和隔离开关；同步整流电路采用同步整流开关做同步整流，经过输出滤波器，把低压功率脉冲变成平滑9VDC通过阳极汇流结构和阴极汇流结构输出。本发明主板布置合理、结构紧凑，具有体积小、可靠性高、散热性能好、抗干扰能力强、隔离度高等优点，主要应用于通信、航空航天、兵装等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块电源，特别是涉及一种大功率军用DC-DC模块电源。
背景技术
现代化的战争,离不开军事通信。在军事通信装备,尤其是野战通信装备中,电源是其“心脏”、“粮食”。通信电源性能的好坏,质量的优劣,直接影响到通信装备效能的发挥和对部队的指挥控制及信息传递。因此,电源是通信装备的关键配套产品与极重要的技术基础。
DC-DC模块电源被广泛应用于部队、雷达、导航、航空、航天、航海、舰艇及军用电子电气设备、医疗、车载设备、铁路、电力等领域。在使用时，根据系统对工作电压和输出功率的要求，选择适当的DC-DC模块电源的个数，通过多个DC-DC模块电源组接在一起，形成功率密度高、转换效率高的电源模块，其结构紧凑。
在需要大功率供电需求时，通常的处理方式是将多个模块电源串接在一起，传统的模块电源在经过多个模块电源单元串联后汇流并与外部连接，其接线较多，显得模块电源内部杂乱，导致结构的稳定性降低，导电性将会受到影响，并且产生功率叠加作用，密度高，容易造成模块电源壳体内部热量排出受阻，久而久之，使得寿命大幅度降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种DC-DC模块电源。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种DC-DC模块电源，它包括机壳和位于机壳内的电路主板，所述的电路主板包括原边电路和次边电路；所述的原边电路包括功率变换电路、原边驱动电路和原边控制电路；功率变换电路采用高频功率开关A（PSW1~PSW4），通过变压器T1，把185～340VDC的输入直流电压变换成低压功率脉冲，原边驱动电路为高频功率开关A提供幅度为10～12V的驱动脉冲，原边控制电路由PWM（脉宽调制）芯片和其它辅助芯片、器件组成；所述次边电路包括同步整流电路、次边驱动电路、次边控制电路和隔离开关；同步整流电路采用高频功率开关B（SSW1~SSW4）做同步整流，经过电感L1、电容C1输出滤波，把低压功率脉冲变成平滑9VDC通过阳极汇流结构和阴极汇流结构输出，所述的隔离开关设置于电感L1和母线电压VOUT+之间，次边驱动电路为高频功率开关B提供幅度为5～6V的驱动脉冲，次边控制电路为次边驱动电路提供控制脉冲、为原边控制电路提供正确的输出电压误差调节信息、向均流控制总线LS提供“多模块并机均流控制”的控制信息、提供正确的“Oring”控制信号以控制隔离开关的动作。
所述的驱动脉冲的上升沿≦45ns。
所述的驱动脉冲的下降沿≦65ns。
所述的电路主板还包括一个供电电路，所述的供电电路具有4路不同输出电压，电气上与其他电路隔离，为电路主板上各部分电路提供工作电压。
所述的电路主板还包括一个隔离电路，所述的隔离电路为原边电路和次边电路提供具有电气隔离性能的信号传递通道。
所述的电路主板还包括一个状态监控电路，状态监控电路与次边控制电路连接，次边控制电路为状态监控电路提供输出电压、输出电流、板温、机架温度的模拟电信号，状态监控电路将这些模拟电信号进行A/D数字化处理，状态监控电路通过通讯接口与外部监控机连接，传输输出电压、输出电流、板温、机架温度信息。
所述的高频功率开关A和高频功率开关B均为全桥高频功率开关。
所述的通讯接口为RS485接口。
所述的变压器T1的结构是一种多磁芯变压器板上结构，包括电路板9、多个磁芯变压器单元16和固定凸起17，电路板9上开设有多个与磁芯变压器单元16相匹配的通孔，磁芯变压器单元16固定在通孔内，磁芯变压器单元16的一侧设置有引脚19，引脚19与电路板9上的电路连接，每个磁芯变压器单元16的两侧均设置有向内凹的限位凹槽18，固定凸起17设置在安装电路板9的壳体内侧，限位凹槽18与固定凸起17紧密配合；多个磁芯变压器单元16并联安装在电路板9上。
所述的固定凸起17包括基台20和隔离层21，基台20与安装电路板9的壳体一体成型，隔离层21粘接在基台20上，隔离层21的另一面压紧在电路板9上。
所述的隔离层21为导热硅胶。
所述的隔离开关包括隔离电路、隔离控制电路C和隔离控制电路D，隔离控制电路C和隔离控制电路D的输出经控制开关Q2与隔离电路的控制输入连接。
所述的隔离电路由多个隔离MOS管并联组成，隔离MOS管的源极与模块电源的电压输出端IN_VOUT+连接，隔离MOS管的漏极与母线电压VOUT+连接，隔离MOS管的栅极与控制开关Q2的控制输出连接，控制开关Q2的栅极与隔离控制电路C和隔离控制电路D的控制输出端连接，所述的模块电源的电压输出端IN_VOUT+为电感L1与电容C1之间的连接点。
所述隔离控制电路C包括运算放大器U1、开关控制管Q1-A、由电阻R4和电阻R5组成的分压网络E和由电阻R6、电阻R7和电阻R8组成的分压网络F，母线电压VOUT+通过分压网络F与运算放大器U1的同向输入端连接，模块电源的电压输出端IN_VOUT+通过分压网络E与运算放大器U1的反向输入端连接，运算放大器U1的输出端与同向输入端通过电阻R9连接组成了正反馈，运算放大器U1的输出端与控制开关Q2的栅极连接，开关控制管Q1-A的基极与外部控制信号HE连接，开关控制管Q1-A的集电极与运算放大器U1的反向输入端连接，开关控制管Q1-A的发射极对地连接。
所述的隔离控制电路D包括开关控制芯片U3和开关控制管Q1-B，开关控制芯片U3的同向输入端+IN通过匹配电阻R10与模块电源的电压输出端IN_VOUT+连接，开关控制芯片U3的反向输入端-INS通过限流电阻R15与母线电压VOUT+连接，开关控制芯片U3的输出端OUT通过串联的隔离二极管D3和运算放大器U1的同向输入端连接，开关控制管Q1-B的基极与外部控制信号PG连接，开关控制管Q1-B的集电极与开关控制芯片U3的输出端OUT连接，开关控制管Q1-A的发射极对地连接。
所述的开关控制芯片U3的型号为LIN-LTC6102-1。
所述的隔离开关还包括一个升压电路，升压电路与隔离MOS管的栅极连接，升压电路还通过控制开关Q2的漏极对地连接。
所述的升压电路包括升压控制芯片U2、升压电感L2，隔离二极管D7和限流电阻R17，升压控制芯片U2的电压输入端VIN与内部工作电压VCC连接，升压控制芯片U2的开关端SW与升压电感L2的输出端连接，升压电感L2的输入端与内部工作电压VCC连接，升压电感L2的输出端还与隔离二极管D7的正极连接，隔离二极管D7的负极经限流电阻R17与隔离MOS管的栅极和控制开关Q2的漏极连接，升压控制芯片U2的反馈端FB与由电阻R18、电阻R19组成的分压网络的中点连接，分压网络的一端与隔离二极管D7的负极连接，另一端对地连接。
所述的隔离开关还包括一个续流二极管D6，续流二极管D6正极对地连接，续流二极管D6负极与母线电压VOUT+连接。
所述的次边控制电路包括一个大电流检测电路，所述的大电流检测电路包括电流检测芯片、温度补偿元件、电流检测元件和输出电路，电流检测元件串联在模块电源的输出回路中，电流检测元件的两端分别与电流检测芯片的输入端连接，温度补偿元件串联在电流检测元件与电流检测芯片之间，电流检测芯片的输出与输出电路连接。
所述的电流检测芯片为LIN-LTC6102。
所述的电流检测元件串联在模块电源的输出回路中，电流检测元件的一端与电流检测芯片的正向输入端+IN连接，电流检测元件的另一端通过温度补偿元件与电流检测芯片的反相输入端-INS和-INF连接。
所述的电流检测元件为采用无氧铜作为材料制作成的卡尔文式小体积电流检测电阻。
所述的温度补偿元件为采用细铜线对折后双线并绕而制成的低电感量温度补偿电阻RL，温度补偿电阻RL两端并联有电阻R32。
所述的温度补偿元件与电流检测元件的温度系数相同。
所述的输出电路主要由电阻R33、电阻R35、电阻R36和电容C18组成，电阻R33、电阻R35、电阻R36依次串联，电容C18并联在串联电阻R35、R36的两端，电阻R33的一端与电流检测芯片的输出端OUT连接，电阻R33的另一端与外部输出端连接。
所述的次边控制电路包括一个均流电路，它包括基准产生电路、均流调整电路和均流控制电路，外部电流信号与基准产生电路的输入连接，基准产生电路的输出与均流控制电路连接，均流控制电路的输出与均流调整电路连接，均流调整电路的输出与模块电源的反馈调节电路连接，均流控制电路还与均流母线连接。
所述的均流控制电路包括均流控制芯片及其外围元件即电阻R20、电阻R26、电阻R27、电容C9、电容C11和电容C12，均流控制芯片的均流端LS与均流母线连接。
所述的均流调整电路由均流调节电阻R21和电阻R22、R23组成，均流调节电阻R21一端与电源模块的电压输出端连接，另一端与电阻R22、R23组成串联回路以及与均流控制芯片的调整端ADJ连接，电阻R23的分压输出与模块电源的反馈调节电路连接；所述的电源模块的电压输出端为电感L1与电容C1之间的连接点。
所述的基准产生电路包括恒流源电路和电阻R31，恒流源电路输出的恒定电流与外部电流相叠加形成叠加电流，电阻R31将叠加电流转换为电压信号后输入至均流控制芯片的电流输入端CS+。
所述的恒流源电路包括恒流控制三极管Q4、稳压二极管D8、运算放大器U5及其外围元件即电阻R28、电阻R29和电容C13，恒流控制三极管Q4集电极与电阻R31连接，恒流控制三极管Q4的发射极经电阻R28、R29与工作电源连接，运算放大器U5的输出端与恒流控制三极管Q4的基极连接，运算放大器U5的同相输入端与稳压二极管D8的正极连接，运算放大器U5的反相输入端经电阻R28、R29与工作电源连接，稳压二极管D8的负极与工作电源连接，稳压二极管D8的两端还并联有电容C13。
均流电路还包括一个均流使能电路，均流使能电路的输入与外部逻辑控制连接，均流使能电路的输出与均流控制芯片的电流输入端CS+连接。
所述的均流使能电路包括开关管Q3及其外围元件—电阻R24、电阻R25、电容C10，开关管Q3漏极与均流控制芯片的电流输入端CS+连接，开关管Q3源极接地，开关管Q3栅极经电阻R24与外部逻辑控制连接，电阻R25为开关管Q3提供工作电压，电容C10与电阻R25并联。
所述的均流控制芯片为TEXAS INSTRUMENTS UCC29002。
所述的阳极汇流结构，包括汇流条本体1和输出端口2，输出端口2设置于汇流条本体1的一侧，输出端口2的外侧端面上开设有多个接线孔6，汇流条本体1与输出端口2连接的转角处设置有滤波器安装板3，滤波器安装板3上开设有至少一个安装孔7，汇流条本体1沿其长度方向一侧开设有多个接线柱配孔4，另一侧设置多个让位槽8，接线柱配孔4与设置于电路板9上的阳极汇流排10配合连接。
所述的输出端口2的外侧侧壁上还电镀有化学金层5，化学金层5上还开设有与接线孔6相匹配的孔。
所述的接线柱配孔4为配有钢丝螺套的螺纹孔。
所述的阴极汇流结构，包括汇流板11、外接接头12、接线柱配孔4、绝缘凸台13和安装孔7，汇流板11的上表面为平面结构，下表面与电路板9相匹配，外接接头12和接线柱配孔4分设于汇流板11的两侧，外接接头12的外侧沿汇流板11的长度方向均有开设有多个接线孔6，接线柱配孔4与设于电路板9上的电路板阴极汇流排15配合连接；汇流板11的下表面上还设置有多个绝缘凸台13，绝缘凸台13的侧壁与设于电路板9上的电源单元14的侧壁相配合，汇流板11上还开设有对称的安装孔7。
所述的绝缘凸台13的下部为与汇流板11一体成型的凸台结构，上部覆盖导热硅胶。
所述的接线孔6为螺纹孔。
所述的外接接头12的外侧侧壁上还电镀有化学金层5，化学金层5具有与接线孔6相匹配的孔。
所述的电路主板还设有绝缘、屏蔽垫片，包括垫片本体22，其特征在于：所述的垫片本体22为三层结构，由上至下依次为上绝缘层23、屏蔽层24和下绝缘层25，屏蔽层24的一侧并列设置有支脚G26和支脚H27，上绝缘层23的边缘与下绝缘层25的边缘粘接于一体，并将屏蔽层24、支脚G26和支脚H27封闭在上绝缘层23与下绝缘层25之间，支脚G26上设置有绝缘环28，绝缘环28内侧镶嵌有固定圈I29，支脚H27上设置有固定圈J30。
所述的屏蔽层24为铜箔。
所述的绝缘环28的上端面与上绝缘层23相连，下端面与下绝缘层25相连。
所述的固定圈J30为铜环。
本发明的有益效果是：（1）汇流板与电路板阳极的连接是通过汇流排直接与多个电源单元阳极连接，不需使用导线，其故障率低，导电性能好；接线孔为配有钢丝螺套的螺纹孔，将钢丝螺套装配在接线孔内，增强接线孔与导线的联接强度，使螺纹连接部有良好的耐久性，而且即使接线孔在出厂时螺纹有损伤，可以通过钢丝螺套装配在其中，进行修复，而不必报废整个零件，提高零件的互换性能；汇流板的下表面设置有绝缘凸台，并在绝缘凸台的上部设置导热硅胶，同时导热、绝缘和防震的效果，使得整个汇流板安装在模块电源壳体上更稳定、牢固。
（2）磁芯变压器单元固定在电路板上的通孔内，厚度更薄，布置更合理，结构紧凑，进一步缩小磁芯变压器的安装空间；多个磁芯变压器单元通过并联的方式安装在电路板上，即使其中一个磁芯变压器单元短路或损坏而无法输出功率时，也不影响整体输出，各磁芯变压器单元之间互不干涉。
（3）绝缘、屏蔽垫片结构简单，生产成本低。具有良好的导热特性，能将MOS管所散发出的热量及时排出；在屏蔽层的一侧并列设置支脚G和支脚H，并在其中一个支脚上设置套有绝缘环的固定圈，便于将垫片本体绝缘地固定在电路板上，另一个固定圈与MOS管的地相连，安装方便、简单。
（4）隔离开关具有两个隔离控制电路，隔离控制电路C响应时间快，避免内部元器件损坏；隔离控制电路D能过滤干扰，防止误操作；隔离开关可以避免反压的产生，更加有效地保护各元器件；隔离开关中的隔离管采用多个MOS管并联方式，有效地降低导通电阻。
（5）电流检测电路中采用无氧铜作为材料制作卡尔文式的电流检测电阻，把体积做的很小，并且利用温度补偿电路来消除温度的变化对电阻的阻值影响；温度补偿电阻RL采用细铜线对折后双线并绕的方式，消除温度补偿电阻RL的电感量，如果采用一般的绕制电感绕制方式，温度补偿电阻RL将带有电感的特性，对整个电流检测电路带来负面的影响。
（6）均流电路可靠性高，抗干扰能力强，降低了损坏的机率，尽可能均分系统输入总电流，确保多台电源可靠运行，保护设备的正常运行。
附图说明
图1为电源模块框图；
图2为磁芯变压器在电路板上的分布结构示意图；
图3为图2的侧面结构示意图；
图4为磁芯变压器的结构示意图；
图5为图4的仰视结构示意图；
图6为磁芯变压器的固定凸起的结构示意图；
图7为隔离开关的系统原理框图；
图8为隔离开关的系统原理电路图；
图9为电流检测电路的电路框图；
图10为电流检测电路的电路原理图；
图11为均流电路的电路框图；
图12为均流电路的电路原理图；
图13为阳极汇流结构的结构示意图；
图14为阳极汇流结构与电路板配合的结构示意图；
图15为图14中A-A剖视结构示意图；
图16为阴极汇流结构的正面结构示意图；
图17为阴极汇流结构的背面结构示意图；
图18为阴极汇流结构与电源单元配合的结构示意图；
图19为阴极汇流结构与电路板配合的结构示意图；
图20为绝缘、屏蔽垫片的结构示意图；
图21为图21中A-A剖视结构示意图。
图中：1-汇流条本体，2-输出端口，3-滤波器安装板，4-接线柱配孔，5-化学金层，6-接线孔，7-安装孔，8-让位槽，9-电路板，10-阳极汇流排，11-汇流板，12-外接接头，13-绝缘凸台，14-电源单元， 15-电路板阴极汇流排，16-磁芯变压器单元，17-固定凸起，18-限位凹槽，19-引脚，20-基台，21-隔离层，22-垫片本体，23-上绝缘层，24-屏蔽层，25-下绝缘层，26-支脚G，27-支脚H，28-绝缘环，29-固定圈I，30-固定圈J。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种DC-DC模块电源，它包括机壳和位于机壳内的电路主板，所述的电路主板包括原边电路和次边电路；所述的原边电路包括功率变换电路、原边驱动电路和原边控制电路；功率变换电路采用高频功率开关A（PSW1~PSW4），通过变压器T1，把185～340VDC的输入直流电压变换成低压功率脉冲，原边驱动电路为高频功率开关A提供幅度为10～12V的驱动脉冲，原边控制电路由PWM（脉宽调制）芯片和其它辅助芯片、器件组成；所述次边电路包括同步整流电路、次边驱动电路、次边控制电路和隔离开关；同步整流电路采用高频功率开关B（SSW1~SSW4）做同步整流，经过电感L1、电容C1输出滤波，把低压功率脉冲变成平滑9VDC通过阳极汇流结构和阴极汇流结构输出，所述的隔离开关设置于电感L1和母线电压VOUT+之间，次边驱动电路为高频功率开关B提供幅度为5～6V的驱动脉冲，次边控制电路为次边驱动电路提供控制脉冲、为原边控制电路提供正确的输出电压误差调节信息、向均流控制总线LS提供“多模块并机均流控制”的控制信息、提供正确的“Oring”控制信号以控制隔离开关的动作。
所述的驱动脉冲的上升沿≦45ns。
所述的驱动脉冲的下降沿≦65ns。
所述的电路主板还包括一个供电电路，所述的供电电路具有4路不同输出电压，电气上与其他电路隔离，为电路主板上各部分电路提供工作电压。
所述的电路主板还包括一个隔离电路，所述的隔离电路为原边电路和次边电路提供具有电气隔离性能的信号传递通道。
所述的电路主板还包括一个状态监控电路，状态监控电路与次边控制电路连接，次边控制电路为状态监控电路提供输出电压、输出电流、板温、机架温度的模拟电信号，状态监控电路将这些模拟电信号进行A/D数字化处理，状态监控电路通过通讯接口与外部监控机连接，传输输出电压、输出电流、板温、机架温度信息。
所述的高频功率开关A和高频功率开关B均为全桥高频功率开关。
所述的通讯接口为RS485接口。
如图2、图3、图4、图5和图6所示，所述的变压器T1的结构是一种多磁芯变压器板上结构，包括电路板9、多个磁芯变压器单元16和固定凸起17，电路板9上开设有多个与磁芯变压器单元16相匹配的通孔，磁芯变压器单元16固定在通孔内，磁芯变压器单元16的一侧设置有引脚19，引脚19与电路板9上的电路连接，每个磁芯变压器单元16的两侧均设置有向内凹的限位凹槽18，固定凸起17设置在安装电路板9的壳体内侧，限位凹槽18与固定凸起17紧密配合；多个磁芯变压器单元16并联安装在电路板9上。
所述的固定凸起17包括基台20和隔离层21，基台20与安装电路板9的壳体一体成型，隔离层21粘接在基台20上，隔离层21的另一面压紧在电路板9上。
所述的隔离层21为导热硅胶。
如图7和图8所示，所述的隔离开关包括隔离电路、隔离控制电路C和隔离控制电路D，隔离控制电路C和隔离控制电路D的输出经控制开关Q2与隔离电路的控制输入连接。
所述的隔离电路由多个隔离MOS管并联组成，隔离MOS管的源极与模块电源的电压输出端IN_VOUT+连接，隔离MOS管的漏极与母线电压VOUT+连接，隔离MOS管的栅极与控制开关Q2的控制输出连接，控制开关Q2的栅极与隔离控制电路C和隔离控制电路D的控制输出端连接，所述的模块电源的电压输出端IN_VOUT+为电感L1与电容C1之间的连接点；。
所述隔离控制电路C包括运算放大器U1、开关控制管Q1-A、由电阻R4和电阻R5组成的分压网络E和由电阻R6、电阻R7和电阻R8组成的分压网络F，母线电压VOUT+通过分压网络F与运算放大器U1的同向输入端连接，模块电源的电压输出端IN_VOUT+通过分压网络E与运算放大器U1的反向输入端连接，运算放大器U1的输出端与同向输入端通过电阻R9连接组成了正反馈，运算放大器U1的输出端与控制开关Q2的栅极连接，开关控制管Q1-A的基极与外部控制信号HE连接，开关控制管Q1-A的集电极与运算放大器U1的反向输入端连接，开关控制管Q1-A的发射极对地连接。
所述的隔离控制电路D包括开关控制芯片U3和开关控制管Q1-B，开关控制芯片U3的同向输入端+IN通过匹配电阻R10与模块电源的电压输出端IN_VOUT+连接，开关控制芯片U3的反向输入端-INS通过限流电阻R15与母线电压VOUT+连接，开关控制芯片U3的输出端OUT通过串联的隔离二极管D3和运算放大器U1的同向输入端连接，开关控制管Q1-B的基极与外部控制信号PG连接，开关控制管Q1-B的集电极与开关控制芯片U3的输出端OUT连接，开关控制管Q1-A的发射极对地连接。
所述的开关控制芯片U3的型号为LIN-LTC6102-1。
所述的隔离开关还包括一个升压电路，升压电路与隔离MOS管的栅极连接，升压电路还通过控制开关Q2的漏极对地连接。
所述的升压电路包括升压控制芯片U2、升压电感L1，隔离二极管D7和限流电阻R17，升压控制芯片U2的电压输入端VIN与内部工作电压VCC连接，升压控制芯片U2的开关端SW与升压电感L1的输出端连接，升压电感L1的输入端与内部工作电压VCC连接，升压电感L1的输出端还与隔离二极管D7的正极连接，隔离二极管D7的负极经限流电阻R17与隔离MOS管的栅极和控制开关Q2的漏极连接，升压控制芯片U2的反馈端FB与由电阻R18、电阻R19组成的分压网络的中点连接，分压网络的一端与隔离二极管D7的负极连接，另一端对地连接。
所述的隔离开关还包括一个续流二极管D6，续流二极管D6正极对地连接，续流二极管D6负极与母线电压VOUT+连接。
如图9和图10所示，所述的次边控制电路包括一个大电流检测电路，所述的大电流检测电路包括电流检测芯片、温度补偿元件、电流检测元件和输出电路，电流检测元件串联在模块电源的输出回路中，电流检测元件的两端分别与电流检测芯片的输入端连接，温度补偿元件串联在电流检测元件与电流检测芯片之间，电流检测芯片的输出与输出电路连接。
所述的电流检测芯片为LIN-LTC6102。
所述的电流检测元件串联在模块电源的输出回路中，电流检测元件的一端与电流检测芯片的正向输入端+IN连接，电流检测元件的另一端通过温度补偿元件与电流检测芯片的反相输入端-INS和-INF连接。
所述的电流检测元件为采用无氧铜作为材料制作成的卡尔文式小体积电流检测电阻。
所述的温度补偿元件为采用细铜线对折后双线并绕而制成的低电感量温度补偿电阻RL，温度补偿电阻RL两端并联有电阻R32。
所述的温度补偿元件与电流检测元件的温度系数相同。
所述的输出电路主要由电阻R33、电阻R35、电阻R36和电容C18组成，电阻R33、电阻R35、电阻R36依次串联，电容C18并联在串联电阻R35、R36的两端，电阻R33的一端与电流检测芯片的输出端OUT连接，电阻R33的另一端与外部输出端连接。
如图11和图12所示，所述的次边控制电路包括一个均流电路，它包括基准产生电路、均流调整电路和均流控制电路，外部电流信号与基准产生电路的输入连接，基准产生电路的输出与均流控制电路连接，均流调整电路与模块电源的反馈调节电路连接，还与均流控制电路连接，均流控制电路与均流母线连接。
所述的均流控制电路包括均流控制芯片及其外围元件即电阻R20、电阻R26、电阻R27、电容C9、电容C11和电容C12，均流控制芯片的均流端LS与均流母线连接。
所述的均流调整电路由均流调节电阻R21和电阻R22、R23组成，均流调节电阻R21一端与电源模块的电压输出端连接，另一端与电阻R22、R23组成串联回路以及与均流控制芯片的调整端ADJ连接，电阻R23的分压输出与模块电源的反馈调节电路连接；所述的电源模块的电压输出端为电感L1与电容C1之间的连接点。
所述的基准产生电路包括恒流源电路和电阻R31，恒流源电路输出的恒定电流与外部电流相叠加形成叠加电流，电阻R31将叠加电流转换为电压信号后输入至均流控制芯片的电流输入端CS+。
所述的恒流源电路包括恒流控制三极管Q4、稳压二极管D8、运算放大器U5及其外围元件即电阻R28、电阻R29和电容C13，恒流控制三极管Q4集电极与电阻R31连接，恒流控制三极管Q4的发射极经电阻R28、R29与工作电源连接，运算放大器U5的输出端与恒流控制三极管Q4的基极连接，运算放大器U5的同相输入端与稳压二极管D8的正极连接，运算放大器U5的反相输入端经电阻R28、R29与工作电源连接，稳压二极管D8的负极与工作电源连接，稳压二极管D8的两端还并联有电容C13。
均流电路还包括一个均流使能电路，均流使能电路的输入与外部逻辑控制连接，均流使能电路的输出与均流控制芯片的电流输入端CS+连接。
所述的均流使能电路包括开关管Q3及其外围元件—电阻R24、电阻R25、电容C10，开关管Q3漏极与均流控制芯片的电流输入端CS+连接，开关管Q3源极接地，开关管Q3栅极经电阻R24与外部逻辑控制连接，电阻R25为开关管Q3提供工作电压，电容C10与电阻R25并联。
所述的均流控制芯片为TEXAS INSTRUMENTS UCC29002。
如图13、图14和图15所示，所述的阳极汇流结构，包括汇流条本体1和输出端口2，输出端口2设置于汇流条本体1的一侧，输出端口2的外侧端面上开设有多个接线孔6，汇流条本体1与输出端口2连接的转角处设置有滤波器安装板3，滤波器安装板3上开设有至少一个安装孔7，汇流条本体1沿其长度方向一侧开设有多个接线柱配孔4，另一侧设置多个让位槽8，接线柱配孔4与设置于电路板9上的阳极汇流排10配合连接。
所述的输出端口2的外侧侧壁上还电镀有化学金层5，化学金层5上还开设有与接线孔6相匹配的孔。
所述的接线柱配孔4为配有钢丝螺套的螺纹孔。
如图16、图17、图18和图19所示，所述的阴极汇流结构，包括汇流板11、外接接头12、接线柱配孔4、绝缘凸台13和安装孔7，汇流板11的上表面为平面结构，下表面与电路板9相匹配，外接接头12和接线柱配孔4分设于汇流板11的两侧，外接接头12的外侧沿汇流板11的长度方向均有开设有多个接线孔6，接线柱配孔4与设于电路板9上的电路板阴极汇流排15配合连接；汇流板11的下表面上还设置有多个绝缘凸台13，绝缘凸台13的侧壁与设于电路板9上的电源单元14的侧壁相配合，汇流板11上还开设有对称的安装孔7。
所述的绝缘凸台13的下部为与汇流板11一体成型的凸台结构，上部覆盖导热硅胶。
所述的接线孔6为螺纹孔。
所述的外接接头12的外侧侧壁上还电镀有化学金层5，化学金层5具有与接线孔6相匹配的孔。
如图20和图21所示，所述的电路主板还设有绝缘、屏蔽垫片，包括垫片本体22，其特征在于：所述的垫片本体22为三层结构，由上至下依次为上绝缘层23、屏蔽层24和下绝缘层25，屏蔽层24的一侧并列设置有支脚G26和支脚H27，上绝缘层23的边缘与下绝缘层25的边缘粘接于一体，并将屏蔽层24、支脚G26和支脚H27封闭在上绝缘层23与下绝缘层25之间，支脚G26上设置有绝缘环28，绝缘环28内侧镶嵌有固定圈I29，支脚H27上设置有固定圈J30。
所述的屏蔽层24为铜箔。
所述的绝缘环28的上端面与上绝缘层23相连，下端面与下绝缘层25相连。
所述的固定圈J30为铜环。
Claims (9)
1.一种DC-DC模块电源，它包括机壳和位于机壳内的电路主板，其特征在于：所述的电路主板包括原边电路和次边电路；所述的原边电路包括功率变换电路、原边驱动电路和原边控制电路；功率变换电路采用全桥高频功率开关A（PSW1~PSW4），通过变压器T1，把185～340VDC的输入直流电压变换成低压功率脉冲，原边驱动电路为高频功率开关A提供幅度为10～12V的驱动脉冲，原边控制电路由PWM（脉宽调制）芯片和其它辅助芯片、器件组成；所述次边电路包括同步整流电路、次边驱动电路、次边控制电路和隔离开关；同步整流电路采用全桥高频功率开关B（SSW1~SSW4）做同步整流，经过电感L1、电容C1输出滤波，把低压功率脉冲变成平滑9VDC通过阳极汇流结构和阴极汇流结构输出，所述的隔离开关设置于电感L1和母线电压VOUT+之间，次边驱动电路为高频功率开关B提供幅度为5～6V的驱动脉冲，次边控制电路为次边驱动电路提供控制脉冲、为原边控制电路提供正确的输出电压误差调节信息、向均流控制总线LS提供“多模块并机均流控制”的控制信息、提供正确的“Oring”控制信号以控制隔离开关的动作；
所述的变压器T1的结构是一种多磁芯变压器板上结构，包括电路板（9）、多个磁芯变压器单元（16）和固定凸起（17），电路板（9）上开设有多个与磁芯变压器单元（16）相匹配的通孔，磁芯变压器单元（16）固定在通孔内，磁芯变压器单元（16）的一侧设置有引脚（19），引脚（19）与电路板（9）上的电路连接，每个磁芯变压器单元（16）的两侧均设置有向内凹的限位凹槽（18），固定凸起（17）设置在安装电路板（9）的壳体内侧，限位凹槽（18）与固定凸起（17）紧密配合；多个磁芯变压器单元（16）并联安装在电路板（9）上；
所述的固定凸起（17）包括基台（20）和隔离层（21），基台（20）与安装电路板（9）的壳体一体成型，隔离层（21）粘接在基台（20）上，隔离层（21）的另一面压紧在电路板（9）上；
所述的隔离层（21）为导热硅胶。
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：它还包括一个隔离电路，所述的隔离电路为原边电路和次边电路提供具有电气隔离性能的信号传递通道。
3.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：它还包括一个状态监控电路，状态监控电路与次边控制电路连接，次边控制电路为状态监控电路提供输出电压、输出电流、板温、机架温度的模拟电信号，状态监控电路将这些模拟电信号进行A/D数字化处理，状态监控电路通过通讯接口RS485与外部监控机连接，传输输出电压、输出电流、板温、机架温度信息。
4.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：所述的隔离开关包括隔离电路、隔离控制电路C和隔离控制电路D，隔离控制电路C和隔离控制电路D的输出经控制开关Q2与隔离电路的控制输入连接；
所述的隔离电路由多个隔离MOS管并联组成，隔离MOS管的源极与模块电源的电压输出端IN_VOUT+连接，隔离MOS管的漏极与母线电压VOUT+连接，隔离MOS管的栅极与控制开关Q2的控制输出连接，控制开关Q2的栅极与隔离控制电路C和隔离控制电路D的控制输出端连接；所述的模块电源的电压输出端IN_VOUT+为电感L1与电容C1之间的连接点；
所述隔离控制电路C包括运算放大器U1、开关控制管Q1-A、由电阻R4和电阻R5组成的分压网络E和由电阻R6、电阻R7和电阻R8组成的分压网络F，母线电压VOUT+通过分压网络F与运算放大器U1的同向输入端连接，模块电源的电压输出端IN_VOUT+通过分压网络E与运算放大器U1的反向输入端连接，运算放大器U1的输出端与同向输入端通过电阻R9连接组成了正反馈，运算放大器U1的输出端与控制开关Q2的栅极连接，开关控制管Q1-A的基极与外部控制信号HE连接，开关控制管Q1-A的集电极与运算放大器U1的反向输入端连接，开关控制管Q1-A的发射极对地连接；
所述的隔离控制电路D包括开关控制芯片U3和开关控制管Q1-B，开关控制芯片U3的同向输入端+IN通过匹配电阻R10与模块电源的电压输出端IN_VOUT+连接，开关控制芯片U3的反向输入端-INS通过限流电阻R15与母线电压VOUT+连接，开关控制芯片U3的输出端OUT通过串联的隔离二极管D3和运算放大器U1的同向输入端连接，开关控制管Q1-B的基极与外部控制信号PG连接，开关控制管Q1-B的集电极与开关控制芯片U3的输出端OUT连接，开关控制管Q1-A的发射极对地连接；
所述的开关控制芯片U3的型号为LIN-LTC6102-1；
所述的隔离开关还包括一个升压电路，升压电路与隔离MOS管的栅极连接，升压电路还通过控制开关Q2的漏极对地连接；
所述的升压电路包括升压控制芯片U2、升压电感L2，隔离二极管D7和限流电阻R17，升压控制芯片U2的电压输入端VIN与内部工作电压VCC连接，升压控制芯片U2的开关端SW与升压电感L2的输出端连接，升压电感L2的输入端与内部工作电压VCC连接，升压电感L2的输出端还与隔离二极管D7的正极连接，隔离二极管D7的负极经限流电阻R17与隔离MOS管的栅极和控制开关Q2的漏极连接，升压控制芯片U2的反馈端FB与由电阻R18、电阻R19组成的分压网络的中点连接，分压网络的一端与隔离二极管D7的负极连接，另一端对地连接；
所述的隔离开关还包括一个续流二极管D6，续流二极管D6正极对地连接，续流二极管D6负极与母线电压VOUT+连接。
5.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：所述的次边控制电路包括一个大电流检测电路，所述的大电流检测电路包括电流检测芯片、温度补偿元件、电流检测元件和输出电路，电流检测元件串联在模块电源的输出回路中，电流检测元件的两端分别与电流检测芯片的输入端连接，温度补偿元件串联在电流检测元件与电流检测芯片之间，电流检测芯片的输出与输出电路连接；
所述的电流检测芯片的型号为LIN-LTC6102；
所述的电流检测元件串联在模块电源的输出回路中，电流检测元件的一端与电流检测芯片的正向输入端+IN连接，电流检测元件的另一端通过温度补偿元件与电流检测芯片的反相输入端-INS和-INF连接；
所述的电流检测元件为采用无氧铜作为材料制作成的卡尔文式小体积电流检测电阻；
所述的温度补偿元件为采用细铜线对折后双线并绕而制成的低电感量温度补偿电阻RL，温度补偿电阻RL两端并联有电阻R32；
温度补偿元件与电流检测元件的温度系数相同；
所述的输出电路主要由电阻R33、电阻R35、电阻R36和电容C18组成，电阻R33、电阻R35、电阻R36依次串联，电容C18并联在串联电阻R35、R36的两端，电阻R33的一端与电流检测芯片的输出端OUT连接，电阻R33的另一端与外部输出端连接。
6.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：所述的次边控制电路包括一个均流电路，此均流电路包括基准产生电路、均流调整电路和均流控制电路，外部电流信号与基准产生电路的输入连接，基准产生电路的输出与均流控制电路连接，均流控制电路的输出与均流调整电路连接，均流调整电路的输出与模块电源的反馈调节电路连接，均流控制电路还与均流母线连接；
所述的均流控制电路包括均流控制芯片及其外围元件即电阻R20、电阻R26、电阻R27、电容C9、电容C11和电容C12，均流控制芯片的均流端LS与均流母线连接；
所述的均流调整电路由均流调节电阻R21和电阻R22、R23组成，均流调节电阻R21一端与电源模块的电压输出端连接，另一端与电阻R22、R23组成串联回路以及与均流控制芯片的调整端ADJ连接，电阻R23的分压输出与模块电源的反馈调节电路连接；所述的电源模块的电压输出端为电感L1与电容C1之间的连接点；
所述的基准产生电路包括恒流源电路和电阻R31，恒流源电路输出的恒定电流与外部电流相叠加形成叠加电流，电阻R31将叠加电流转换为电压信号后输入至均流控制芯片的电流输入端CS+；
所述的恒流源电路包括恒流控制三极管Q4、稳压二极管D8、运算放大器U5及其外围元件即电阻R28、电阻R29和电容C13，恒流控制三极管Q4集电极与电阻R31连接，恒流控制三极管Q4的发射极经电阻R28、R29与工作电源连接，运算放大器U5的输出端与恒流控制三极管Q4的基极连接，运算放大器U5的同相输入端与稳压二极管D8的正极连接，运算放大器U5的反相输入端经电阻R28、R29与工作电源连接，稳压二极管D8的负极与工作电源连接，稳压二极管D8的两端还并联有电容C13；
均流电路还包括一个均流使能电路，均流使能电路的输入与外部逻辑控制连接，均流使能电路的输出与均流控制芯片的电流输入端CS+连接；
所述的均流使能电路包括开关管Q3及其外围元件—电阻R24、电阻R25、电容C10，开关管Q3漏极与均流控制芯片的电流输入端CS+连接，开关管Q3源极接地，开关管Q3栅极经电阻R24与外部逻辑控制连接，电阻R25为开关管Q3提供工作电压，电容C10与电阻R25并联；
所述的均流控制芯片为TEXAS INSTRUMENTS UCC29002。
7.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：所述的阳极汇流结构，包括汇流条本体（1）和输出端口（2），输出端口（2）设置于汇流条本体（1）的一侧，输出端口（2）的外侧端面上开设有多个接线孔（6），汇流条本体（1）与输出端口（2）连接的转角处设置有滤波器安装板（3），滤波器安装板（3）上开设有至少一个安装孔（7），汇流条本体（1）沿其长度方向一侧开设有多个接线柱配孔（4），另一侧设置多个让位槽（8），接线柱配孔（4）与设置于电路板（9）上的阳极汇流排（10）配合连接；
所述的输出端口（2）的外侧侧壁上还电镀有化学金层（5），化学金层（5）上还开设有与接线孔（6）相匹配的孔；
所述的接线柱配孔（4）为配有钢丝螺套的螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：所述的阴极汇流结构，包括汇流板（11）、外接接头（12）、接线柱配孔（4）、绝缘凸台（13）和安装孔（7），汇流板（11）的上表面为平面结构，下表面与电路板（9）相匹配，外接接头（12）和接线柱配孔（4）分设于汇流板（11）的两侧，外接接头（12）的外侧沿汇流板（11）的长度方向均有开设有多个接线孔（6），接线柱配孔（4）与设于电路板（9）上的电路板阴极汇流排（15）配合连接；汇流板（11）的下表面上还设置有多个绝缘凸台（13），绝缘凸台（13）的侧壁与设于电路板（9）上的电源单元（14）的侧壁相配合，汇流板（11）上还开设有对称的安装孔（7）；
所述的绝缘凸台（13）的下部为与汇流板（11）一体成型的凸台结构，上部覆盖导热硅胶；
所述的接线孔（6）为螺纹孔；
所述的外接接头（12）的外侧侧壁上还电镀有化学金层（5），化学金层（5）具有与接线孔（6）相匹配的孔。
9.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源，其特征在于：所述的电路主板还设有绝缘、屏蔽垫片，包括垫片本体（22），其特征在于：所述的垫片本体（22）为三层结构，由上至下依次为上绝缘层（23）、屏蔽层（24）和下绝缘层（25），屏蔽层（24）的一侧并列设置有支脚G（26）和支脚H（27），上绝缘层（23）的边缘与下绝缘层（25）的边缘粘接于一体，并将屏蔽层（24）、支脚G（26）和支脚H（27）封闭在上绝缘层（23）与下绝缘层（25）之间，支脚G（26）上设置有绝缘环（28），绝缘环（28）内侧镶嵌有固定圈I（29），支脚H（27）上设置有固定圈J（30）；
所述的屏蔽层（24）为铜箔；
所述的绝缘环（28）的上端面与上绝缘层（23）相连，下端面与下绝缘层（25）相连；
所述的固定圈J（30）为铜环。
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