CN201682426U - 低谐波高精度ac/dc转换装置 - Google Patents

Abstract

低谐波高精度AC/DC转换装置，属于电源技术领域。其目的实提供一种输入电压范围宽和输出谐波干扰信号小、电压精度高的低谐波高精度AC/DC转换装置。其技术要点是：输入和输出EMI滤波电路分别依次由二阶共模滤波器、X2Y-平衡线EMI滤波器和PI-大功率贴片EMI滤波器连接组成；功率开关管交流回路电路中串联在变压器TR初级线圈回路上的功率开关管输出端设置有无源无损吸收电路以及谐振吸收电路；输出整流器交流回路电路中，在整流管输出回路中设置有两个RC吸收回路；低压差线性稳压电路由第一运算放大器和第一调整管构成正电压输出误差放大调整电路，由第二运算放大器和第二调整管构成负电压输出误差放大调整电路。

Description

低谐波高精度AC/DC转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种低谐波高精度AC/DC转换装置，属于电源技术领域。

背景技术

在高精度控制系统和设备中，要求体积小、输入电压范围宽、输出精度高的供电系统，因而大量使用了AC/DC电源模块，而这些电源由于其工作模式的缘故，必然产生谐波干扰，串入其它功能电路中，影响系统和设备正常工作；同时，输入电压的变化或者负载的突变也会引起输出电压的改变，即影响电压输出精度，会对整体设备的工作造成影响。例如在高级数控机床设备上，加工的控制精度达到微米级，这就要求为数控机床的中央控制单元、采样单元和闭环反馈控制单元提供的电源模块不仅谐波干扰小，而且输出电压精度高，否则，将无法达到加工精度的要求。

AC/DC电源产生的谐波为共模干扰信号，采取一般的LC滤波电路进行滤波，收效甚微，对滤除谐波干扰信号基本上不起作用；同时，由于谐波的幅度大，必然影响输出电压精度。由于谐波干扰滤除比较困难，目前通用AC/DC电源模块谐波干扰都比较大，不适合在对谐波干扰要求比较高的系统中使用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种输入电压范围宽、输出谐波干扰信号小、输出电压精度高的低谐波高精度AC/DC转换装置，以适用于对谐波要求比较高的系统。

其技术方案是：一种低谐波高精度AC/DC转换装置，其特征在于：包括AC/DC转换电路、输入EMI滤波电路、PWM控制电路、功率开关管交流回路电路、输出整流器交流回路电路、输出EMI滤波电路、隔离反馈电路和低压差线性稳压电路；其中输入EMI滤波电路和输出EMI滤波电路分别依次由二阶共模滤波器、X2Y-平衡线EMI滤波器和PI-大功率贴片EMI滤波器连接组成；功率开关管交流回路电路中串联在变压器TR初级线圈回路上的功率开关管输出端设置由第一电容、第一电感和第一、第二二极管构成的无源无损吸收电路以及由第二电感、第二电容构成的谐振吸收电路；输出整流器交流回路电路中，在整流管输出回路中设置有由第三电阻和第三电容以及第四电阻和第四电容分别构成的两个RC吸收回路；低压差线性稳压电路由第一运算放大器和第一调整管构成正电压输出误差放大调整电路，由第二运算放大器和第二调整管构成负电压输出误差放大调整电路，第一稳压管和第二稳压管分别为正、负电压输出误差放大调整电路提供精密的基准电压。

一种低谐波高精度AC/DC转换装置，其特征在于：所述AC/DC转换装置置于屏蔽体内，该屏蔽体为金属管壳，金属管壳内设有阶梯状的电路安装体，电进入电源装置。其中共模扼流圈L1使用高磁导率铁氧体环形磁芯绕制，减小共模扼流圈产生的纹波。二阶共模滤波器的电源输出进入X2Y-平衡线EMI滤波器E1，该滤波器由两个对称性很好的共模电容和一个差模电容构成，对温度、电压变化具有对消作用，能够很好的抑制谐波干扰的串入，其中两个共模电容的共同端接入屏蔽外壳，将高频噪音能量分流到金属外壳耗散掉。X2Y-平衡线EMI滤波器的电源输出分别进入PI-大功率贴片EMI滤波器E2、E3，滤波器E2、E3分别由两穿心电容夹一电感，对谐波干扰进行衰减的频率能够达到1GHZ以上，具有优良的防瞬间电压变化。经过以上滤波处理的电源通过穿心电容C4、C5进入屏蔽体1内部给电源装置供电。

图3所示的是功率开关管交流回路电路。由于功率开关管D1在关断瞬间，变压器TR绕组反电动势的存在，会产生很大的尖峰，该尖峰会通过变压器耦合到电源输出回路，形成极大的谐波干扰信号，影响后级电路的正常工作。本实用新型在变压器TR初级线圈回路中同时采用两路尖峰抑制电路：一路由第一电容C1、第一电感L2和第一、第二二极管D2、D3构成的无源无损吸收电路；另一路由第二电感L6和第二电容C2构成的谐振吸收电路。两路吸收电路配合使用，对尖峰起到了很好的抑制作用。

图4所示的是输出整流器交流回路电路。由于输出整流管在施加反向电压关断之前有正向电流流过，这样整流管在关断瞬间也会产生很大的电流尖峰，形成谐波干扰信号。故本实用新型在输出整流器交流回路电路中，在整流管D18、19的输出回路中设置由第三电阻R56和第三电容C60以及第四电阻R57和第四电容C61分别构成的两个RC吸收回路，以消除整流管在关断瞬间产生的电流尖峰。

图5所示的是输出EMI滤波电路。其与输入EMI滤波电路构成基本相同，在此不再赘述。

图6所示的是低压差线性稳压电路。其由第一运算放大器N2A和第一调整管V10构成正电压输出误差放大调整电路，由第二运算放大器N2B和第二调整管V8构成负电压输出误差放大调整电路。第一稳压管V14和第二稳压管V15分别为正、负电压输出误差放大调整电路提供精密的基准电压，以实现高精度的电压输出。晶体管V16和V17与外围电路构成过流保护电路。

图7所示的是本实用新型AC/DC转换装置的屏蔽体结构示意图。该屏蔽体1为金属管壳，作为AC/DC转换装置的系统地。金属管壳的管壁上轴向开设有通孔8，管壁内缘呈下窄上宽的阶梯状结构，主控层7、屏蔽层6和滤波层5分别由螺钉4自下而上的将其依次固定在管壁内的阶梯上，主控层、屏蔽层和滤波层均采用PCB板。其中，屏蔽层上由固定螺母3分别固定多个穿心电容，穿心电容接地端接入金属管壳，使AC/DC转换装置的电源输入、输出导线均通过穿心电容进入或离开屏蔽体，从而实现抑制谐波干扰的目的。路安装体与金属管壳的内缘之间设有通孔，阶梯状的电路安装体上自下而上依次设置有主控层、屏蔽层和滤波层，主控层、屏蔽层和滤波层均采用PCB板，由螺钉将其依次固定在电路安装体的阶梯上；其中，屏蔽层由固定螺母分别固定多个穿心电容，穿心电容接地端接入金属管壳。

其技术效果是：

1、在电源输入、输出回路中采用共模电感、平衡线EMI滤波器、大功率贴片EMI滤波器以及穿心电容等多层次馈通滤波滤波措施，有效的阻止和抑制了谐波干扰流入或流出电源装置。

2、在功率开关管交流回路中采取无源无损吸收电路以及在开关管漏源极并联谐振电容，减小了开关管在不停的开关过程中产生的谐波尖峰；在输出整流器交流回路电路中采取整流管并联RC吸收电路，减小了整流管反向关断产生的谐波尖峰。

3、采用低压差线性稳压电路对DC/DC输出电压进行二次调整，用电压基准源控制输出电压，提高了电源的抗负载突变和带不对称负载的能力，满足了高精度电压输出的要求。

4、本装置采用立体组装，利用金属管壳与多层PCB板形成屏蔽体，并将屏蔽体作为电源装置系统地，且电源输入、输出通过穿心电容进入或离开屏蔽体，对谐波干扰进行有效吸收，有效的阻止了谐波干扰信号流入或流出屏蔽体，提高了装置的抗干扰能力，极大地降低了电源模块对外的电磁辐射。

与现有技术相比，本实用新型的谐波干扰是同类通用AC/DC电源模块的1/5左右，全带宽范围谐波干扰信号低于20mV；其输出精度高，输出电压的电流调整率和电压调整率在5mV范围内。适用于对谐波要求比较高的系统。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的输入EMI滤波电路原理图；

图3是本实用新型的功率开关管交流回路电路原理图；

图4是本实用新型输出整流器交流回路电路原理图；

图5是本实用新型输出EMI滤波电路原理图；

图6是本实用新型低压差线性稳压电路原理图；

图7是本实用新型的屏蔽体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施作进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型低谐波高精度AC/DC转换装置包括AC/DC转换电路、输入EMI滤波电路、PWM控制电路、功率开关管交流回路电路、输出整流器交流回路电路、输出EMI滤波电路、隔离反馈电路和低压差线性稳压电路。

图2所示的是输入EMI滤波电路，在电源输入端使用两个电容C20、21和一个共模扼流圈L1构成一个二阶共模滤波器，阻止外部谐波干扰通过导线传导。

Claims (4)

1.一种低谐波高精度AC/DC转换装置，其特征在于：包括AC/DC转换电路、输入EMI滤波电路、PWM控制电路、功率开关管交流回路电路、输出整流器交流回路电路、输出EMI滤波电路、隔离反馈电路和低压差线性稳压电路；其中，输入EMI滤波电路和输出EMI滤波电路分别依次由二阶共模滤波器、X2Y-平衡线EMI滤波器和PI-大功率贴片EMI滤波器连接组成；功率开关管交流回路电路中串联在变压器TR初级线圈回路上的功率开关管输出端设置由第一电容(C1)、第一电感(L2)和第一、第二二极管(D2、D3)构成的无源无损吸收电路以及由第二电感(L6)、第二电容(C2)构成的谐振吸收电路；输出整流器交流回路电路中，在整流管输出回路中设置有由第三电阻(R56)和第三电容(C60)以及第四电阻(R57)和第四电容(C61)分别构成的两个RC吸收回路；低压差线性稳压电路由第一运算放大器和第一调整管构成正电压输出误差放大调整电路，由第二运算放大器和第二调整管构成负电压输出误差放大调整电路，第一稳压管(V14)和第二稳压管(V15)分别为正、负电压输出误差放大调整电路提供精密的基准电压。

2.一种低谐波高精度AC/DC转换装置，其特征在于：所述AC/DC转换装置置于屏蔽体(1)内，该屏蔽体为金属管壳。

3.根据权利要求2所述的低谐波高精度AC/DC转换装置，其特征在于：所述金属管壳的管壁内缘呈下窄上宽的阶梯状结构，主控层(7)、屏蔽层(6)和滤波层(5)分别由螺钉(4)自下而上的将其依次固定在管壁内的阶梯上，主控层、屏蔽层和滤波层均为PCB板；其中，(3)分别固定多个穿心电容，穿心电容接地端接入金属管壳。

4.根据权利要求3所述的低谐波高精度AC/DC转换装置，其特征在于：所述金属管壳的管壁上轴向开设有通孔(8)。

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