CN107994784A - 一种超薄型大功率acdc开关电源 - Google Patents

一种超薄型大功率acdc开关电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超薄型大功率ACDC开关电源，包括外部壳体和印制电路板，印制电路板位于外部壳体内；印制电路板包括冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、逆变电路、输出整流滤波电路、时钟振荡电路、PWM电路、驱动电路、保护电路和检测电路；冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、逆变电路和输出整流滤波电路依次串联；时钟振荡电路、PWM电路、驱动电路和逆变电路依次串联；保护电路的输入端和输出整流滤波电路相连，保护电路的输出端和PWM电路相连；检测电路的输入端和输出整流滤波电路相连，检测电路的输出端和PWM电路相连。本发明安全可靠。并且具有体积小、功率大、功率因数高等有点。

Description

一种超薄型大功率ACDC开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源，特别是涉及一种超薄型大功率ACDC开关电源。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。市场对高效率、水冷散热方式供电电源的需求，对电源整机高度、外形尺寸、转换效率、抗干扰性及环境适应性都提出了苛刻的要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种超薄型大功率ACDC开关电源，提供一种安全可靠的开关电源。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种超薄型大功率ACDC开关电源，包括外部壳体和印制电路板，印制电路板位于外部壳体内；印制电路板包括冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、逆变电路、输出整流滤波电路、时钟振荡电路、PWM电路、驱动电路、保护电路和检测电路；冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、逆变电路和输出整流滤波电路依次串联；时钟振荡电路、PWM电路、驱动电路和逆变电路依次串联；保护电路的输入端和输出整流滤波电路相连，保护电路的输出端和PWM电路相连；检测电路的输入端和输出整流滤波电路相连，检测电路的输出端和PWM电路相连。其中，冲击电流限幅电路用于限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流；输入滤波电路用于过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网；整流滤波电路用于电网交流电源直接整流成交流电；逆变电路用于整流后的直流电变为高频交流电；输出整流滤波电路用于根据负载需要提供稳定可靠的直流电源。
前述的一种超薄型大功率ACDC开关电源中，还包括辅助电路，辅助电路的一端和辅助电源相连，另一端和冲击电流限幅电路相连。
前述的一种超薄型大功率ACDC开关电源中，所述保护电路包括输出过压电路、输出欠压电路、输出过流电路、输出短路电和过温保护电路。
前述的一种超薄型大功率ACDC开关电源中，所述外部壳体是整铣铝材，外部壳体的厚度等于20毫米。本电源结构外形为扁平型，整机在加工、生产、运输等环节极易造成结构变形，为防止结构变形，结构设计时需充分考虑外形的抗变形能力，为解决结构强度和热传导性问题，结构设计采用整铣铝材设计。另外由于整铝铣加工技术具有的极佳热传导性，在增加机械整机强度的同时也间接的解决了电源最大的热传导性问题。
前述的一种超薄型大功率ACDC开关电源中，所述外部壳体成长方体状，所述外部壳体的边沿处和直角处设有螺钉孔，螺钉孔内设有螺钉，所述螺钉孔是沉孔。外部壳体设有沉孔处厚度较大，利用这一厚度较大的位置抵抗外力，使外部壳体能够承受更大的冲击而不会变形。
前述的一种超薄型大功率ACDC开关电源中，所述印制电路板上设有变压器磁芯，所述变压器磁芯由铜带绕成，同带上绕有铜皮。本电源特性为交流AC高压转换为低电压大电流输出的一种开关电源，电路采用磁隔离变压器无疑是一种最高效方案，整机20mm高度要求，磁隔离变压器必须解决自身体积庞大和输入输出之间的匝比绕制问题，另外输出70A的负载电流对变压器铜线线径和铜损的解决是电路中最大的瓶颈。研制时提出一种新型扁平平板式变压器方案可满足整机高度限制，由于平板变压器有窗口面积小的弊端，无法完成输出大电流铜芯线的绕制，设计时初级采用铜带加次级铜皮方式来增加变压器的载流，可在有限的磁窗口面积得到更大的利用。
前述的一种超薄型大功率ACDC开关电源中，所述辅助电路包括电感线圈L1、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、7805三端稳压集成电路和电阻R1，7805三端稳压集成电路、二极管D1、电感线圈L1和二极管D2依次串联，电感线圈L1的中部连接有接地线；7805三端稳压集成电路和所述接地线相连，电容C3和电阻R1并联设置，电容C3和电阻R1并联设置均一端和所述接地线相连，另一端和7805三端稳压集成电路相连；电容C1和电容C2均和所述接地线相连，电容C1的另一端与7805三端稳压集成电路和二极管D1之间的节点相连，电容C2和二极管D2相连。
与现有技术相比，本发明安全可靠。并且具有体积小、功率大、功率因数高等有点。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明的电路连接关系原理图；
图3是辅助电路的一种实施例的连接关系示意图。
附图标记：1-冲击电流限幅电路，2-输入滤波电路，3-整流滤波电路，4-逆变电路，5-输出整流滤波电路，6-辅助电路，7-驱动电路，8-保护电路，9-时钟振荡电路，10-PWM电路，11-检测电路，12-外部壳体，13-螺钉孔。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1、图2和图3所示，一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，包括外部壳体12和印制电路板，印制电路板位于外部壳体12内；印制电路板包括冲击电流限幅电路1、输入滤波电路2、整流滤波电路3、逆变电路4、输出整流滤波电路5、时钟振荡电路9、PWM电路10、驱动电路7、保护电路8和检测电路11；冲击电流限幅电路1、输入滤波电路2、整流滤波电路3、逆变电路4和输出整流滤波电路5依次串联；时钟振荡电路9、PWM电路10、驱动电路7和逆变电路4依次串联；保护电路8的输入端和输出整流滤波电路5相连，保护电路8的输出端和PWM电路10相连；检测电路11的输入端和输出整流滤波电路5相连，检测电路11的输出端和PWM电路10相连。
还包括辅助电路6，辅助电路6的一端和辅助电源相连，另一端和冲击电流限幅电路1相连。所述保护电路8包括输出过压电路、输出欠压电路、输出过流电路、输出短路电和过温保护电路。
实施例2：如图1、图2和图3所示，一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，包括外部壳体12和印制电路板，印制电路板位于外部壳体12内；印制电路板包括冲击电流限幅电路1、输入滤波电路2、整流滤波电路3、逆变电路4、输出整流滤波电路5、时钟振荡电路9、PWM电路10、驱动电路7、保护电路8和检测电路11；冲击电流限幅电路1、输入滤波电路2、整流滤波电路3、逆变电路4和输出整流滤波电路5依次串联；时钟振荡电路9、PWM电路10、驱动电路7和逆变电路4依次串联；保护电路8的输入端和输出整流滤波电路5相连，保护电路8的输出端和PWM电路10相连；检测电路11的输入端和输出整流滤波电路5相连，检测电路11的输出端和PWM电路10相连。
还包括辅助电路6，辅助电路6的一端和辅助电源相连，另一端和冲击电流限幅电路1相连。所述保护电路8包括输出过压电路、输出欠压电路、输出过流电路、输出短路电和过温保护电路。所述外部壳体12是整铣铝材，外部壳体12的厚度等于20毫米。所述外部壳体12成长方体状，所述外部壳体12的边沿处和直角处设有螺钉孔13，螺钉孔13内设有螺钉，所述螺钉孔13是沉孔。所述印制电路板上设有变压器磁芯，所述变压器磁芯由铜带绕成，同带上绕有铜皮。
实施例3：如图1、图2和图3所示，一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，包括外部壳体12和印制电路板，印制电路板位于外部壳体12内；印制电路板包括冲击电流限幅电路1、输入滤波电路2、整流滤波电路3、逆变电路4、输出整流滤波电路5、时钟振荡电路9、PWM电路10、驱动电路7、保护电路8和检测电路11；冲击电流限幅电路1、输入滤波电路2、整流滤波电路3、逆变电路4和输出整流滤波电路5依次串联；时钟振荡电路9、PWM电路10、驱动电路7和逆变电路4依次串联；保护电路8的输入端和输出整流滤波电路5相连，保护电路8的输出端和PWM电路10相连；检测电路11的输入端和输出整流滤波电路5相连，检测电路11的输出端和PWM电路10相连。
还包括辅助电路6，辅助电路6的一端和辅助电源相连，另一端和冲击电流限幅电路1相连。所述保护电路8包括输出过压电路、输出欠压电路、输出过流电路、输出短路电和过温保护电路。所述外部壳体12是整铣铝材，外部壳体12的厚度等于20毫米。所述外部壳体12成长方体状，所述外部壳体12的边沿处和直角处设有螺钉孔13，螺钉孔13内设有螺钉，所述螺钉孔13是沉孔。所述印制电路板上设有变压器磁芯，所述变压器磁芯由铜带绕成，同带上绕有铜皮。
所述辅助电路6包括电感线圈L1、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、7805三端稳压集成电路和电阻R1，7805三端稳压集成电路、二极管D1、电感线圈L1和二极管D2依次串联，电感线圈L1的中部连接有接地线；7805三端稳压集成电路和所述接地线相连，电容C3和电阻R1并联设置，电容C3和电阻R1并联设置均一端和所述接地线相连，另一端和7805三端稳压集成电路相连；电容C1和电容C2均和所述接地线相连，电容C1的另一端与7805三端稳压集成电路和二极管D1之间的节点相连，电容C2和二极管D2相连。
对整机“92％”转换效率和“≥0.95”功率因数指标提出严格规定，电路结合整机20mm高度，电路采用一种较为新怡的电路结构。PFC功率因数校正单元采用“交错式功率因数校正”电路，该电路两组功率转换分别以180°相位交替工作，可大幅降低输入及输出纹波电流，缩小磁性元件的体积和增加功率器件选择性，从而减少对交流电的浪涌冲击，最终产品实测功率因数校正值接近于1，真正实现对电网零污染用电，并满足绿色用电的理念。DC/DC转换电路采用“交错式双管正激”加“输出同步整流”技术，通过分别控制各50％占空比来交替驱动两组功率组件，减少传统电路一组功率器件中占空比利用率低的问题来增加转换效率和减小体积。另外通过输出同步整流技术来解决传统二极管压降压大，功耗大、热耗高等问题，有效提高了电源的整机效率和产品的可靠性。
经测试，本专利的开关电源具有以下输入、输出特性：交流输入工作电压：198～242(220)VAC；交流输入工作频率：45～55Hz；功率因数校正：≥0.95；直流输出电压：32VDC；直流输出电流：70A；整机转换效率：92％；直流输出纹噪：400mV。

Claims (7)

1.一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，包括外部壳体(12)和印制电路板，印制电路板位于外部壳体(12)内；印制电路板包括冲击电流限幅电路(1)、输入滤波电路(2)、整流滤波电路(3)、逆变电路(4)、输出整流滤波电路(5)、时钟振荡电路(9)、PWM电路(10)、驱动电路(7)、保护电路(8)和检测电路(11)；冲击电流限幅电路(1)、输入滤波电路(2)、整流滤波电路(3)、逆变电路(4)和输出整流滤波电路(5)依次串联；时钟振荡电路(9)、PWM电路(10)、驱动电路(7)和逆变电路(4)依次串联；保护电路(8)的输入端和输出整流滤波电路(5)相连，保护电路(8)的输出端和PWM电路(10)相连；检测电路(11)的输入端和输出整流滤波电路(5)相连，检测电路(11)的输出端和PWM电路(10)相连。
2.根据权利要求1所述的一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，还包括辅助电路(6)，辅助电路(6)的一端和辅助电源相连，另一端和冲击电流限幅电路(1)相连。
3.根据权利要求2所述的一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，所述保护电路(8)包括输出过压电路、输出欠压电路、输出过流电路、输出短路电和过温保护电路。
4.根据权利要求3所述的一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，所述外部壳体(12)是整铣铝材，外部壳体(12)的厚度等于20毫米。
5.根据权利要求4所述的一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，所述外部壳体(12)成长方体状，所述外部壳体(12)的边沿处和直角处设有螺钉孔(13)，螺钉孔(13)内设有螺钉，所述螺钉孔(13)是沉孔。
6.根据权利要求4所述的一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，所述印制电路板上设有变压器磁芯，所述变压器磁芯由铜带绕成，同带上绕有铜皮。
7.根据权利要求6所述的一种超薄型大功率ACDC开关电源，其特征在于，所述辅助电路(6)包括电感线圈L1、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、7805三端稳压集成电路和电阻R1，7805三端稳压集成电路、二极管D1、电感线圈L1和二极管D2依次串联，电感线圈L1的中部连接有接地线；7805三端稳压集成电路和所述接地线相连，电容C3和电阻R1并联设置，电容C3和电阻R1并联设置均一端和所述接地线相连，另一端和7805三端稳压集成电路相连；电容C1和电容C2均和所述接地线相连，电容C1的另一端与7805三端稳压集成电路和二极管D1之间的节点相连，电容C2和二极管D2相连。
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