CN108683338A - 一种自激变频式软开关电源模块 - Google Patents

一种自激变频式软开关电源模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自激变频式软开关电源模块，包括外壳体和引脚；所述外壳体的内部分别隔离设计有变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管，且变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管之间通过导线依次连接；所述引脚至少设置有4组，且引脚的接入端与输出二极管电性连接；所述引脚远离接入端贯穿外壳体的底板并延伸到外壳体的外部，本发明在最小的体积下，实现了DC300V变DC5V输出，空载功耗的减小，用最少的元器件，实现稳定可靠的输出，提高了电源的可靠性；该模块满足各种直流负载的需求；同时该模块的器件可以满足较宽的温度范围，满足军用标准的使用范围。

Description

一种自激变频式软开关电源模块
技术领域
本发明涉及开关电源模块技术领域，具体为一种自激变频式软开关电源模块。
背景技术
通常情况下，模块主控芯片脉宽调制器均在国外采购，本设计不采用进口的脉宽调制芯片，战时不受国外技术封锁胁迫。输入DC200-400V功率5W-10W的电源模块应用很广，但大多数是由分立器件的线路板电源形式制造完成，或者由大功率模块小功率使用最终达到输入DC200-400V功率5W的输出。这两种形式的电源都存在体积大，效率低，可靠性低,成本较高的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种自激变频式软开关电源模块，实现了DC300V变DC5V输出，空载功耗的减小，用最少的元器件，实现稳定可靠的输出，提高了电源的可靠性；该模块满足各种直流负载的需求；同时该模块的器件可以满足较宽的温度范围，满足军用标准的使用范围。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种自激变频式软开关电源模块，包括外壳体和引脚；所述外壳体的内部分别隔离设计有变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管，且变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管之间通过导线依次连接；所述引脚至少设置有4组，且引脚的接入端与输出二极管电性连接；所述引脚远离接入端贯穿外壳体的底板并延伸到外壳体的外部。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述外壳体的长×宽×高分别为25.4mm×25.4mm×12.7mm。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述外壳体为一体式设计，且外壳体的外围开设有若干个散热孔。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述输出二极管的输出电压为直流电压5V。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述开关三极管为耐高压材料制成。
有益效果
本发明具有下列优点：
1、针对小尺寸DC200-400V输入设计，使自激变频式软开关电路主功率开关管，达到最合理的占空比，使模块达到最高的效率；
2、针对DC200-400V输入设计，使用耐高压、小尺寸三极管，以满足输入高电压幅值的要求。实现DC200-400V高压输入及外形尺寸小的要求；
3、模块效率的提高使模块的发热量减小，使模块体积减小，体积为25.4mm×25.4mm×12.7mm，满足标准化、小型化趋势；
4、使用温度范围较宽的器件，可以满足较宽的温度范围，满足军用标准的使用范围。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明工作原理电路图；
图中：1-外壳体、2-引脚。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种自激变频式软开关电源模块，包括外壳体1和引脚2；所述外壳体1的内部分别隔离设计有变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管，且变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管之间通过导线依次连接；所述引脚2至少设置有4组，且引脚2的接入端与输出二极管电性连接；所述引脚2远离接入端贯穿外壳体1的底板并延伸到外壳体1的外部。
进一步，所述外壳体1的长×宽×高分别为25.4mm×25.4mm×12.7mm，高度不含引脚2的高度，采用铜壳硅橡胶封装的结构形式使模块的安装使用更为便捷，输入电压突破了以往的DC36-72V以下的低压直流输入，使电源模块输入电压达到了DC200-400V,模块的效率达到88%以上。模块输入电压的增高、体积的减小、可靠性的增加，对整个电气设备的体积的减小有着非常重要的作用，极大的降低了成本，使更多的电气设备小型化，易于工业生产。
进一步，所述外壳体1为一体式设计，且外壳体1的外围开设有若干个散热孔。
进一步，所述输出二极管的输出电压为直流电压5V，能够为各种负载提供稳定的功率输出。
进一步，所述开关三极管为耐高压材料制成，使模块的输入电压提高、且可以保证模块的体积相对较小，能满足小体积输出5W的功率。模块的整体元器件规格数量少、能够提高模块的可靠性；使用温度范围较宽的器件，可以满足较宽的温度范围，满足军用标准的环境温度使用范围；新设计的变压器T1在理论计算和实验的结合下，根据输入输出电流选择初次级漆包线，使电源在5V5W满载输出，输入在DC200-400V的情况下效率达到最高。
针对DC200-400V输入电压，对初级次级匝数比，在理论计算和实际实验的结合下进行调整，使输入电压开关占空比达到合理值，解决了提高效率、减小功耗的问题。
针对DC200-400V的输入电压，选取耐高压小尺寸的输入开关三极管，以满足输入高压幅值的要求，实现DC200-400V高压输入及外形尺寸小的要求。
电源模块变压器发热量的减小及元器件规格数量的减少，使得整体效率的提高及可靠性的提高。再加上采用体积更小，参数更优的开关三极管、输出电感、低阻整流二极管等器件，解决了低空载损耗的问题。
采用自激变频式软开关工作模式，使主开关管免受过大的电压应力，也可避免变压器原边的磁能反馈传输到输入电源，有利于提高模块的电磁兼容性和可靠性。
由于模块的功率较小，整体效率较高，采用铜壳硅胶封装的结构形式，保证了一体化散热和较高的绝缘性。
最后应说明的是：显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。
表1国内外代表产品所述的特性
厂商 系列 模块功率 使用功率 效率 体积（mm）
日本TDK PH50A280-5 50W 5W 67% 58.3×37.2×12.7
航天电源 4NIC-5P300S05 5W 5W 88% 25.4×25.4×12.7
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种自激变频式软开关电源模块，包括外壳体（1）和引脚（2）；其特征在于，所述外壳体（1）的内部分别隔离设计有变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管，且变压器，输出电感电路、辅助绕组电路、开关三极管和输出二极管之间通过导线依次连接；所述引脚（2）至少设置有4组，且引脚（2）的接入端与输出二极管电性连接；所述引脚（2）远离接入端贯穿外壳体（1）的底板并延伸到外壳体（1）的外部。
2.根据权利要求1所述的一种自激变频式软开关电源模块，其特征在于，所述外壳体（1）的长×宽×高分别为25.4mm×25.4mm×12.7mm。
3.根据权利要求1所述的一种自激变频式软开关电源模块，其特征在于，所述外壳体（1）为一体式设计，且外壳体（1）的外围开设有若干个散热孔。
4.根据权利要求1所述的一种自激变频式软开关电源模块，其特征在于，所述输出二极管的输出电压为直流电压5V。
5.根据权利要求1所述的一种自激变频式软开关电源模块，其特征在于，所述开关三极管为耐高压材料制成。
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