CN201976016U - 一种交直流稳压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种交直流稳压电源，其特征在于，包括依次串联的交流/直流转换单元(100)、直流/直流转换单元(200)和输出滤波处理单元(300)，其中：交流/直流转换单元(100)，用于将输入的交流或直流电压调节整流后输出；直流/直流转换单元(200)，用于将交流/直流转换单元(100)输出的直流电压转换成所需直流电压；输出滤波处理单元(300)，用于处理直流/直流转换单元(200)输出的直流电压的纹波和噪声，并输出所述处理后的直流电压。以实现在较宽工作环境温度范围内，将输入的交流或直流电压转换成稳定的可调直流电压。

Description

一种交直流稳压电源

技术领域

本实用新型涉及一种稳压电源，特别是指一种交直流稳压电源。

背景技术

在核电控制领域中，需要设置一稳压电源，用于将输入的电压经转换后，输出稳定的可调电压，以供其他电路使用。

具体而言，需要设置可以在较宽工作环境温度范围内，将输入的交流或直流电压转换成稳定的可调直流电压后输出的稳压电源。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种交直流稳压电源，以实现上述在较宽工作环境温度范围内，将输入的交流或直流电压转换成稳定的可调直流电压。

本实用新型提供的一种交直流稳压电源，包括依次串联的交流/直流转换单元100、直流/直流转换单元200和输出滤波处理单元300，其中：

交流/直流转换单元100，用于将输入的交流或直流电压调节整流后输出；

直流/直流转换单元200，用于将交流/直流转换单元100输出的直流电压转换成所需直流电压；

输出滤波处理单元300，用于处理直流/直流转换单元200输出的直流电压的纹波和噪声，并输出所述处理后的直流电压。

上述的交直流稳压电源，其特征在于，所述交流/直流转换单元100包括：

与交流/直流转换单元100输入端连接的、依次串联的浪涌限制电路、过压保护电路和滤波电路；

与交流/直流转换单元100输出端连接的、依次串联的倍压整流电路和保持电路。

上述的交直流稳压电源，其特征在于，所述交流/直流转换单元100为自动调节整流器FARM1T21。

上述的交直流稳压电源，其特征在于，所述直流/直流转换单元200包括：

与直流/直流转换单元200输入端连接的过流保护电路；

与直流/直流转换单元200输出端连接的输出电压调节电路和远程反馈电路。

上述的交直流稳压电源，其特征在于，所述直流/直流转换单元200为DC-DC转换器V300B5T150BL。

上述的交直流稳压电源，其特征在于，所述输出滤波处理单元300其内部包括：

串联设置的源滤波器和无源滤波器。

上述的交直流稳压电源，其特征在于，所述输出滤波处理单元300为纹波衰减模块URAM3T21。

由上可以看出，本实用新型通过浪涌限制、过压保护、滤波、自动倍压整流、输出保持、远程反馈采样、直流电压的纹波和噪声的处理，可以在较宽工作环境温度范围内，将输入的交流或直流电压转换成稳定的可调直流电压，以供其他电路安全使用

附图说明

图1为本实用新型交直流稳压电源的结构图；

图2为本实用新型交直流稳压电源的交流/直流转换单元电路图；

图3为本实用新型交直流稳压电源的交流/直流转换单元的功能结构图；

图4为本实用新型交直流稳压电源的交流/直流转换单元的启动/中断时序图；

图5为本实用新型交直流稳压电源的直流/直流转换单元电路图；

图6为本实用新型交直流稳压电源的输出滤波处理单元电路图。

具体实施方式

下面结合图1～图6，对本实用新型提供的一种交直流稳压电源进行详细的介绍。

如图1所示，本实用新型包括交流/直流转换单元100，直流/直流转换单元200和输出滤波处理单元300。其中：

交流/直流转换单元100用于将输入的交流或直流电压调节整流后输出。在本实施例中，交流/直流转换单元100输入电压的范围可以是85～132V或170～265V交流电压，或者是220～380伏直流电压。交流/直流转换单元100包括浪涌限制、滤波、倍压整流和输出保持等电路。

如图2所示，浪涌限制电路主要由连接于火线(L)、零线(N)两端的压敏电阻Z1，Z2和Z3组成。

滤波电路设置于交流/直流转换单元100的输入端和内部，如图2、3所示，外部的电容C1和内部的共模滤波(电磁干扰滤波器)网络组成。

倍压整流电路设置于交流/直流转换单元100的内部，如图3所示，主要由整流二极管和倍压开关组成。

保持电路设置于交流/直流转换单元100的输出端，如图2所示，主要由保持电容C4和C5组成。

此外，交流/直流转换单元100的过电压保护功能由图3示出的微控制器来完成。此处为公知技术手段，不再赘述。

如图2所示，本实施例采用Vicor公司的自动调节整流器(Autoranging Rectifier)FARM1T21作为交流/直流转换单元100，具有浪涌限制、过压保护、滤波、自动倍压整流和输出保持等功能，并能够提供电压转换控制和状态信号，从而保证电源启动/关闭的时序控制。

直流/直流转换单元200用于将交流/直流转换单元100输出的直流电压(300Vdc左右)转换成其他直流电压(4.5～5.5Vdc)，主要包括过流保护、输出电压调节和远程反馈等电路。

过流保护电路设置于直流/直流转换单元200的输入端，如图5所示，主要由保险丝F2组成。

输出电压调节电路设置于直流/直流转换单元200的输出端，如图5所示，主要由电阻R4、R5和可调电阻P1组成。

将在下文介绍远程反馈电路(反馈回路)。

如图5所示，本实施例采用Vicor公司的DC-DC转换器(DC-DCConverter)V300B5T150BL作为直流/直流转换单元200，具有直流电压转换、过流保护和远程反馈采样等功能。

输出滤波处理单元300用于处理直流/直流转换单元200输出的直流电压的纹波和噪声，并将所述处理后的直流电压输出给负载。

如图6所示，本实施例采用Vicor公司的纹波衰减模块(OutputRipple Attenuation Module)URAM3T21作为输出滤波处理单元300，可与上述直流/直流转换单元200相兼容。

下面，结合说明书附图对本实用新型的工作原理进行详细地介绍。

如图2所示，交流电压或直流电压经过电阻RT和保险丝F1输入到自动调节整流器(交流/直流转换单元100)的针脚4(输入端L)。自动调节整流器可根据交流输入电压自动转换为整流模式，例如倍压整流，从而可以有效地防止所述交直流稳压电源因接入不适当的电源电压而损坏。此外，电阻RT可以用来限制冲击电流，保险丝F1可以用来保护自动调节整流器不会因为过流而损坏。另外，自动调节整流器输入端L处的电阻Z1和电容C1，与自动调节整流器内部的共模电感(电磁干扰滤波器)共同组成了一个滤波电路，该电路以及自动调节整流器中的电磁干扰滤波器(图3示出)能够满足电磁兼容的要求。自动调节整流器的针脚2(GND)与大地进行连接，能够很好地防护电磁干扰的冲击；其针脚6(EN)与DC-DC转换器(直流/直流转换单元200)连接，用来控制DC-DC转换器的工作状态，例如，自动调节整流器通过针脚6向DC-DC转换器发出控制信号，以断开DC-DC转换器的电源，避免DC-DC转换器受到上电浪涌的影响，此外。在所述针脚6和DC-DC转换器之间串联设置的信号二极管，在使用多个DC-DC转换器时，可以消除不同DC-DC转换器之间的控制干扰。自动调节整流器的针脚8(BOK)，用于输出电源正常/关断信号(高/低电平)。

其中，如图3所示，采用PTC热敏电阻进行浪涌限制，是因为PTC热敏电阻是由高分子聚合物树脂与导电材料经特殊工艺加工而成。在电路电流正常工作情况下，高分子聚合物与导电材料紧密束缚在结晶状结构内，形成低阻抗链键状态，阻抗较小，高分子PTC热敏电阻所产生的热量也很小。当电路发生过载或短路时，电流急剧增加，高分子PTC热敏电阻的温度迅速上升，聚合物晶体遇热膨胀，使其中的导电粒子间距拉大而断开，导致阻抗迅速升高(电阻值呈10n上升)而限制大电流通过，从而保护电路。自动调节整流器中的微控制器，用于根据交流电源的情况，来控制倍压整流电路的工作。

在电源出现瞬时中断时，可通过保持电路来维持自动调节整流器正常输出电压，以使本实施例所述的交直流稳压电源维持输出电压。

结合上述及图2、4，详细说明自动调节整流器的时序。

启动时序：

如图4所示，1.1、当输入端L上电后，保持电容(C4、C5)开始充电，正温度系数热敏电阻限制充电电流，充电时间常数由保持电容的容值和PTC热敏电阻的冷态电阻决定。当保持电容充电至输入交流电源电压的峰值时，所述保持电容两端电压与时间的关系曲线的上升斜率(dv/dt)趋于零。

此时，如图3所示，当输入电源接通时，断开限制浪涌电流的正温度系数热敏电阻的旁路开关，倍压整流开关在开启状态。另外，通过针脚6向DC-DC转换器发出控制信号，断开DC-DC转换器的电源，同时自动调节整流器的针脚8输出电源关断信号(高电平)。

2.1、如果所述上升斜率趋于零，且输出电压小于200V，则倍压整流电路开始工作，输出电压将为输入交流电源电压峰值的2倍；如果输出电压大于200V，则倍压整流电路停止工作。

3.1、如果所述上升斜率趋于零，且输入电压大于235V，则闭合起浪涌限制作用的正温度系数热敏电阻的旁路开关，正温度系数热敏电阻被旁路；如果输入电压小于235V时，则断开所述旁路开关，正温度系数热敏电阻不被旁路。

4.1、在所述正温度系数热敏电阻的旁路开关闭合150ms后，接通DC-DC转换器的电源，使DC-DC转换器开始工作。

5.1、再经过150ms后，DC-DC转换器的输出电压将趋于正常，同时自动调节整流器的针脚8输出电源正常信号(低电平)。

关断时序：

当输入电源被关断或出现故障时，由于输入电源电压下降，将发生下述过程(自动调节整流器的关断时序)，如图4所示：

1.2、当自动调节整流器的输出电压小于205Vdc时，自动调节整流器的针脚8输出的电源关断信号(高电平)。

2.2、当自动调节整流器的输出电压小于190Vdc时，DC-DC转换器将停止工作。如果在DC-DC转换器停止工作后重新提供电源，则将重复上述启动时序；如果输入交流电源只是瞬时中断，且所述输出电压还没有降到190Vdc以下，则不再重复上述启动时序。

接着，在自动调节整流器输出电压(300Vdc左右)至DC-DC转换器后，由DC-DC转换器开始转换该电压。如图5所示，DC-DC转换器的针脚2(PC)与自动调节整流器的针脚6(EN)相连接，通过EN端输出的高低电平，来控制DC-DC转换器是否工作。电容C9、C 10将DC-DC转换器的输入端(IN+、IN-)与大地进行连接，能够有效地防止电磁兼容干扰。DC-DC转换器的输入端(IN+)串联有保险丝F2(过流保护电路)，可以用来保护其不会因为外部输入短路或过流而损坏。DC-DC转换器的输出端(+OUT、-OUT)与纹波衰减模块相连接。DC-DC转换器具有输出电压可调节端，该输出电压可调节端由电阻R4、R5、可调电阻P1(输出电压调节电路)以及针脚7(SC)构成。DC-DC转换器的针脚6和8(+S、-S)与电源的负载端或电源的输出端相连接构成反馈回路，用于根据接收到的电压调节反馈信号，来调节DC-DC转换器输出电压的范围。

纹波衰减模块对通过其针脚1和4(+IN、-IN)接收到DC-DC转换器输出的电压(2～48Vdc)进行滤波。所述纹波衰减模块其内部具有串联设置的有源滤波器和无源滤波器(未示出)，可以衰减低频的输入谐波和开关组件所产生的高频杂讯。其中，有源滤波器的有效滤波范围是低频(30～300kHz)1MHz；无源滤波器的有效滤波范围是50kHz～1MHz。通过连接到纹波衰减模块针脚3(CTRAN)上的电容C 17来调节瞬时载荷电流，以此来提高波纹衰减，降低功率损耗。纹波衰减模块还可以通过分别与其针脚6(Vref)串联的电容C 18和电阻R8，来提高低频波纹衰减的性能和调整针脚5和7(+OUT、-OUT)输出电压的大小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种交直流稳压电源，其特征在于，包括依次串联的交流/直流转换单元(100)、直流/直流转换单元(200)和输出滤波处理单元(300)，其中：

交流/直流转换单元(100)，用于将输入的交流或直流电压调节整流后输出；

直流/直流转换单元(200)，用于将交流/直流转换单元(100)输出的直流电压转换成所需直流电压；

输出滤波处理单元(300)，用于处理直流/直流转换单元(200)输出的直流电压的纹波和噪声，并输出所述处理后的直流电压。

2.根据权利要求1所述的交直流稳压电源，其特征在于，所述交流/直流转换单元(100)包括：

与交流/直流转换单元(100)输入端连接的滤波电路；

与交流/直流转换单元(100)输出端连接的、依次串联的倍压整流电路和保持电路；以及连接在火线和零线之间的浪涌限制电路。

3.根据权利要求1或2所述的交直流稳压电源，其特征在于，所述交流/直流转换单元(100)为自动调节整流器FARM1T21。

4.根据权利要求1所述的交直流稳压电源，其特征在于，所述直流/直流转换单元(200)包括：

与直流/直流转换单元(200)输入端连接的过流保护电路；

与直流/直流转换单元(200)输出端连接的输出电压调节电路和远程反馈电路。

5.根据权利要求1或4所述的交直流稳压电源，其特征在于，所述直流/直流转换单元(200)为DC-DC转换器V300B5T150BL。

6.根据权利要求1所述的交直流稳压电源，其特征在于，所述输出滤波处理单元(300)其内部包括：

串联设置的源滤波器和无源滤波器。

7.根据权利要求1或6所述的交直流稳压电源，其特征在于，所述输出滤波处理单元(300)为纹波衰减模块URAM3T21。

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