CN108347172A - 一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块 - Google Patents

一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块 Download PDF

Info

Publication number
CN108347172A
CN108347172A CN201810185742.4A CN201810185742A CN108347172A CN 108347172 A CN108347172 A CN 108347172A CN 201810185742 A CN201810185742 A CN 201810185742A CN 108347172 A CN108347172 A CN 108347172A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
voltage
isolation
power module
gjb181
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810185742.4A
Other languages
English (en)
Inventor
徐成焱
赵瑞东
于豪光
张丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
Original Assignee
Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd filed Critical Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
Priority to CN201810185742.4A priority Critical patent/CN108347172A/zh
Publication of CN108347172A publication Critical patent/CN108347172A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815Resonant converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明涉及一种符合GJB181标准的隔离DC‑DC电源模块,包括依次连接的保险管、EMI滤波电路、防反接保护电路、瞬态尖峰脉冲泄放电路、浪涌电流抑制电路、Buck‑Boost电路、LLC谐振变换电路;本发明选用可自恢复型保险管,避免输入过流;瞬态尖峰脉冲泄放电路,使正负浪涌尖峰电压控制到DC‑DC开关电源可接受的程度;有源浪涌电流抑制电路解决浪涌电流过大问题;Buck‑Boost宽压电路应对输入出现电压过/欠压情况;LLC谐振转换器拓扑实现软开关,减小开关MOSFET的过电压应力同时可使储存的电磁能量增大,有效提高变换器的开关频率和效率。

Description

一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块
技术领域
[0001] 本发明涉及一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块,属于DC-DC电源模块的技 术领域。
背景技术
[0002] 开关电源在体积、效率、成本以及可靠性等方面具有众多优点,已经在各行业中得 到广泛应用,普通的使用环境几乎不需要多余的设计就能满足要求,但是,在军用机载使用 环境中,供电存在过/欠压浪涌、瞬态尖峰以及瞬时供电中断等情况,由于环境特殊性其对 瞬时启动浪涌电流也有明确要求。机载设备使用的特殊性,GJB181对机载用电设备提出了 明确要求并保证其在恶劣供电条件下能稳定工作。以浪涌电流测试为例,普通用电设备通 常采用负温度系数的热敏电阻进行控制,但是,其缺陷是有间隔时间要求,连续开关下负温 度系数的热敏电阻会失去浪涌电流抑制能力,所以不满足GJB181的要求,必须要采用更加 可靠的浪涌抑制电路。
[0003] 中国专利文献CN2664278Y公开了欠压和限流保护的DC/DC电源模块,其特点是,包 括:浪涌抑制电路、输入滤波电路、反接保护电路、开关主电路、输出整流电路、输出滤波电 路、低电压保护电路、驱动控制电路、过电流检测电路以及取样反馈电路;浪涌抑制电路、输 入滤波电路、反接保护电路、开关主电路、输出整流电路、输出滤波电路顺序连接;低电压保 护电路的输入端与输入滤波电路连接,其输出端与驱动控制电路连接;驱动控制电路的输 入端还连接过电流检测电路以及取样反馈电路,其输出端与开关主电路连接;取样反馈电 路的输入端与输出滤波电路连接。
[0004] 中国专利文献CN202513825U公开了一种具有抗欠压浪涌功能的DC/DC电源模块, 包括:防电流倒灌电路(1);储能电路⑵;EMr滤波电路(3);开关主电路(4);输出整流电路 ⑸;输出滤波电路⑹;取样反馈电路(9);过流检测电路⑻;驱动控制电路⑺。具有抗欠 压浪涌功能的DC/DC电源模块,在母线电压通过8V/50mS欠压浪涌时,仍能正常工作;且能快 速泄放正负600V尖峰脉冲,不影响后级用电设备。
[0005] 但是,上述两篇专利都存在的缺陷是有间隔时间要求,连续开关下负温度系数的 热敏电阻会失去浪涌电流抑制能力。
发明内容
[0006] 针对现有技术的不足,本发明提供了一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块; [°007]本发明的技术方案为:
[0008] 一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块,包括依次连接的保险管、EMr滤波电 路、防反接保护电路、瞬态尖峰脉冲泄放电路、浪涌电流抑制电路、Buck-Boost电路、LLC谐 振变换电路、二次整流及滤波电路、反馈及零检测电路、控制及保护电路、隔离驱动电路,所 述隔离驱动电路连接所述LLC谐振变换电路。
[0009] 所述保险管用于防止电源异常工作引起输入电流过大;避免影响同一系统的内其 它用电设备;
[0010]所述EMr滤波电路用于防止DC-DC电源模块的EMI干扰;避免影响系统内其它用电 设备;
[0011 ]所述防反接保护电路用于防止输入端正、负反接引起的DC-DC电源模块损害;
[0012]所述瞬态尖峰脉冲泄放电路用于抑制输入线缆拔插引起的瞬时尖峰电压对dc-DC 电源模块的过压冲击;
[0013]所述浪涌电流抑制电路用于控制电容充电的电流;所述Buck-Boost电路用于应对 输入电压过/欠压浪涌;利用其宽范围的输入特性,保证在电压过/欠压浪涌下其输入电压 满足后级开关电路的要求;
[0014]所述LLC谐振变换电路用于实现初级开关管零电压开通和次级输出整流管的零电 流关断,降低开关损耗,提局功率转换效率;
[0015]所述二次整流及滤波电路位于变压器次级即二次侧,用于实现电压整流,保留脉 动电压的上半周,并通过滤波电路对其进行平滑,使之输出低纹波的稳定电压;
[0016]所述反馈及零检测电路用于调整在不同负载下其输出电压的稳定性,并对输出电 压及电流进行检测,对输出过压或过流异常进行保护操作;
[0017] 所述控制及保护电路用于芯片端的开关控制及过热保护;
[0018]所述隔_驱动电路主要是指变压器部分电路,用于实现一二次侧的物理隔离。 [0019] LLC谐振变换电路包括两个功率MOSFET (Q1和Q2),其占空比都为0.5;谐振电容Cr; 匝比为n:l的变压器T1,等效电感Lr,励磁电感Lm。采用LLC拓扑结构有如下优点:
[0020] 1)在宽负载范围内可以实现零电压开关。
[0021] 2)允许在输入电压和负载大范围变化的情况下调节输出,且开关频率变化相对很 小。
[0022] 3)采用频率控制,上下管的占空比都为50%。
[0023] 4)有效减小次级同步整流MOSFET的电压应力,可采用更低电压MOSFET,进一步提 升效率。
[0024] 5)无需输出电感,可降低系统成本并提高可靠性。
[0025]根据本发明优选的,所述防反接保护电路包括通流量大、压降小的肖特基二极管; [0026]所述瞬态尖峰脉冲泄放电路包括通流量大的TVS二极管;利用其反向击穿原理保 护后级敏感电路,此处要注意TVS的工作电压及嵌位电压。
[0027]本发明的有益效果为:
[0028]本发明选用可自恢复型保险管,避免输入过流;瞬态尖峰脉冲泄放电路,使正负浪 涌尖峰电压控制到DC-DC开关电源可接受的程度;浪涌电流抑制电路,解决浪涌电流过大问 题;Buck-Boost宽压电路应对输入出现电压过/欠压情况;采用LLC谐振转换器拓扑实现软 开关,减小开关MOSFET的过电压应力同时可使储存的电磁能量增大,有效提高变换器的开 关频率和效率。
附图说明
[0029]图1为本发明隔离DC-DC电源模块的结构框图;
[0030]图2为本发明LLC谐振变换电路拓扑结构示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定,但不限于此。
[0032] 实施例1
[0033] 一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块,用于满足机载小功率设备供电要求。 如图1所示,包括依次连接的保险管、EMI滤波电路、防反接保护电路、瞬态尖峰脉冲泄放电 路、浪涌电流抑制电路、Buck-Boost电路、LLC谐振变换电路、二次整流及滤波电路、反馈及 零检测电路、控制及保护电路、隔离驱动电路,所述隔离驱动电路连接所述LLC谐振变换电 路。
[0034]保险管用于防止电源异常工作引起输入电流过大;避免影响同一系统的内其它用 电设备;选用可自恢复型保险管,避免输入过流;
[0035] EMI滤波电路用于防止DC-DC电源模块的EMI干扰;避免影响系统内其它用电设备; [0036]防反接保护电路用于防止输入端正、负反接引起的DC-DC电源模块损害;
[0037] 瞬态尖峰脉冲泄放电路用于抑制输入线缆拔插引起的瞬时尖峰电压对DC-DC电源 模块的过压冲击;使正负浪涌尖峰电压控制到DC-DC开关电源可接受的程度;
[0038] 浪涌电流抑制电路用于控制电容充电的电流;
[0039] Buck-Boost电路用于应对输入电压过/欠压浪涌;利用其宽范围的输入特性,保证 在电压过/欠压浪涌下其输入电压满足后级开关电路的要求;
[0040] LLC谐振变换电路用于实现初级开关管零电压开通和次级输出整流管的零电流关 断,降低开关损耗,提高功率转换效率;
[0041]二次整流及滤波电路位于变压器次级即二次侧,用于实现电压整流,保留脉动电 压的上半周,并通过滤波电路对其进行平滑,使之输出低纹波的稳定电压;
[0042]反馈及零检测电路用于调整在不同负载下其输出电压的稳定性,并对输出电压及 电流进行检测,对输出过压或过流异常进行保护操作;
[0043]控制及保护电路用于芯片端的开关控制及过热保护;
[0044]隔离驱动电路主要是指变压器部分电路,用于实现一二次侧的物理隔离。
[0045]图2为LLC谐振变换电路拓扑结构,包括两个功率M0SFET(Q1和Q2),其占空比都为 0.5;谐振电容Cr;匝比为n:l的变压器T1,等效电感Lr,励磁电感Lm。采用LLC拓扑结构有如 下优点:
[0046] 1)在宽负载范围内可以实现零电压开关。
[0047] 2)允许在输入电压和负载大范围变化的情况下调节输出,且开关频率变化相对很 小。
[0048] 3)采用频率控制,上下管的占空比都为50%。
[0049] 4)有效减小次级同步整流M0SFET的电压应力,可采用更低电压M0SFET,进一步提 升效率。
[0050] 5)无需输出电感,可降低系统成本并提高可靠性。
[0051 ]采用本方法设计的电源模块,其浪涌电流满足GJB181的5倍额定电流的要求,实测 为2 • 5倍额定电流;其效率相对通用电源模块提高3〜5个百分点;可有效应对± 600V尖峰脉 冲测试,对负载即用电设备无任何影响;在过压(80V/50ms)浪涌及欠压(8/50ms)浪涌测试 条件下,其输出电压稳定,负载即用电设备不会掉电。
[0052] 实施例2 ^ 〇
[0053] 根据实施例1所述的一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块,其区别在于,防 反接保护电路包括通流量大、压降小的肖特基二极管;瞬态尖峰脉冲泄放电路包括通流量 大的TVS二极管;利用其反向击穿原理保护后级敏感电路,此处要注意TVS的工作电压及嵌 位电压。

Claims (3)

1. 一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块,其特征在于,包括依次连接的保险管、 EMI滤波电路、防反接保护电路、瞬态尖峰脉冲泄放电路、浪涌电流抑制电路、Buck-Boosti 路、LLC谐振变换电路、二次整流及滤波电路、反馈及零检测电路、控制及保护电路、隔离驱 动电路,所述隔离驱动电路连接所述LLC谐振变换电路。
2. 根据权利要求1所述的一种符合GJB181标准的隔离DC-DC电源模块,其特征在于,所 述保险管用于防止电源异常工作引起输入电流过大; 所述EMI滤波电路用于防止DC-DC电源模块的EMI干扰; 所述防反接保护电路用于防止输入端正、负反接引起的DC-DC电源模块损害; 所述瞬态尖峰脉冲泄放电路用于抑制输入线缆拔插引起的瞬时尖峰电压对DC-DC电源 模块的过压冲击; 所述浪涌电流抑制电路用于控制电容充电的电流;所述Buck-Boost电路用于应对输入 电压过/欠压浪涌; 所述LLC谐振变换电路用于实现初级开关管零电压开通和次级输出整流管的零电流关 断,降低开关损耗,提高功率转换效率; 所述二次整流及滤波电路位于变压器次级即二次侧,用于实现电压整流,保留脉动电 压的上半周,并通过滤波电路对其进行平滑,使之输出低纹波的稳定电压; 所述反馈及零检测电路用于调整在不同负载下其输出电压的稳定性,并对输出电压及 电流进行检测,对输出过压或过流异常进行保护操作; 所述控制及保护电路用于芯片端的开关控制及过热保护; 所述隔离驱动电路主要用于实现一二次侧的物理隔离。
3. 根据权利要求1或2所述的根据权利要求1所述的一种符合GJB181标准的隔离DC-DC 电源模块,其特征在于,所述防反接保护电路包括通流量大、压降小的肖特基二极管;所述 瞬态尖峰脉冲泄放电路包括TVS二极管。
CN201810185742.4A 2018-03-07 2018-03-07 一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块 Pending CN108347172A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810185742.4A CN108347172A (zh) 2018-03-07 2018-03-07 一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810185742.4A CN108347172A (zh) 2018-03-07 2018-03-07 一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108347172A true CN108347172A (zh) 2018-07-31

Family

ID=62956526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810185742.4A Pending CN108347172A (zh) 2018-03-07 2018-03-07 一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108347172A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109278559A (zh) * 2018-09-05 2019-01-29 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 电动汽车的过压保护方法、系统及电动汽车
CN109391163A (zh) * 2018-11-13 2019-02-26 深圳创维-Rgb电子有限公司 一种llc开关电源和显示装置
CN111457992A (zh) * 2020-06-04 2020-07-28 河南菲普斯特仪器仪表有限公司 高密封性防爆磁性液位计

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2664278Y (zh) * 2003-10-31 2004-12-15 上海新华电子设备有限公司 具有欠压和限流保护的dc/dc电源模块
CN201726130U (zh) * 2010-07-27 2011-01-26 长城信息产业股份有限公司 一种直流抗浪涌电路
CN205453114U (zh) * 2016-03-04 2016-08-10 中国航空无线电电子研究所 一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器
CN206237303U (zh) * 2016-11-21 2017-06-09 天津七六四通信导航技术有限公司 满足机载卫星抗干扰天线电源单元要求的电源模块
CN107370404A (zh) * 2017-08-09 2017-11-21 航天长峰朝阳电源有限公司 集成pfc高压半桥谐振同步整流ac/dc电源模块

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2664278Y (zh) * 2003-10-31 2004-12-15 上海新华电子设备有限公司 具有欠压和限流保护的dc/dc电源模块
CN201726130U (zh) * 2010-07-27 2011-01-26 长城信息产业股份有限公司 一种直流抗浪涌电路
CN205453114U (zh) * 2016-03-04 2016-08-10 中国航空无线电电子研究所 一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器
CN206237303U (zh) * 2016-11-21 2017-06-09 天津七六四通信导航技术有限公司 满足机载卫星抗干扰天线电源单元要求的电源模块
CN107370404A (zh) * 2017-08-09 2017-11-21 航天长峰朝阳电源有限公司 集成pfc高压半桥谐振同步整流ac/dc电源模块

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109278559A (zh) * 2018-09-05 2019-01-29 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 电动汽车的过压保护方法、系统及电动汽车
CN109391163A (zh) * 2018-11-13 2019-02-26 深圳创维-Rgb电子有限公司 一种llc开关电源和显示装置
CN111457992A (zh) * 2020-06-04 2020-07-28 河南菲普斯特仪器仪表有限公司 高密封性防爆磁性液位计

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108347172A (zh) 一种符合gjb181标准的隔离dc-dc电源模块
CN202333771U (zh) 一种电源保护电路以及工程机械
EP3567711A1 (en) Module of suppressing inrush current, method of controlling the same and on-board bidirectional charger using the same
TW201121217A (en) Inrush current control
CN104201641B (zh) 一种提高容性负载启动能力的本质安全电路
CN101662218A (zh) 一种开关电源、系统及保护方法
CN101459331A (zh) 过压保护装置、直流到直流电压转换器及过压保护方法
US20110285344A1 (en) Charge device
CN201846229U (zh) 软启动电路
CN208158417U (zh) 一种开关电源关机输出放电线路
EP2779392B1 (en) DC voltage conversion circuit
CN204333892U (zh) 一种提高容性负载启动能力的本质安全电路
CN102857102A (zh) 电流保护装置的电流提供组件
US10063151B2 (en) Surge tolerant power supply system for providing operating power to appliances
CN106059347B (zh) 一种强干扰条件下的超宽范围输入电源变换装置
CN106026717A (zh) 用于高频高压直流电源的三相整流器及其控制方法
CN1815867A (zh) 开关电源装置
CN111049377B (zh) 一种开关模式的28v直流系统浪涌抑制及差模噪声抑制电路
CN208226868U (zh) 一种反激电路
EP3605767A1 (en) Power supply circuit
CN210092868U (zh) Llc电源输入过电压保护电路
CN106877696A (zh) 基于TOPSwitch-GX开关电源
CN212063482U (zh) 一种开关电源输入过、欠压保护电路
RU63134U1 (ru) Стабилизирующий преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное
CN210629139U (zh) 一种防反接电路以及充电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180731

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication