CN202872640U

CN202872640U - 具有输出可变和低交叉调整率的电源模块

Info

Publication number: CN202872640U
Application number: CN 201220243726
Authority: CN
Inventors: 李飞; 张少静; 张晓友; 商学志
Original assignee: Beijing Aerospace Guanghua Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Aerospace Guanghua Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-05-25

Abstract

本实用新型涉及一种具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，属于电子技术领域。包括功率变换主回路和控制回路；功率变换主回路包括输入滤波电路、功率变换电路、整流电路、输出滤波电路和输出端子，控制回路包括输出电压外环反馈电路、输出过压保护电路、PWM脉宽驱动电路、电流内环反馈电路、输入欠压保护电路、外部禁止功能电路、软启动电路、RC吸收电路和辅助电源电路。控制简单，可实现18V～36V宽范围电压输入，具有低交叉调整率、低电压调整率和负载调整率的优点，电路采用了输入欠压保护，输出过压保护，短路保护，外部禁止功能，使电路的可靠性提高了。

Description

具有输出可变和低交叉调整率的电源模块

技术领域

本实用新型涉及一种具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，属于电子技术领域。

背景技术

电源模块以其体积小巧、性能卓越、使用方便的显著特点，广泛应用在航空航天、机车舰船、军工兵器、发电配电、邮电通信等社会生产和生活的各个领域，尤其在高可靠和高技术领域发挥着不可替代的重要作用，常规的电源模块体积往往过大，功率密度低，各种保护功能不太完善，特别是多路负载输出的时候交叉调整率不太好，导致可靠性无法保证，因此这些常规的电源无法满足客户高可靠性的要求。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供具有输出可变和低交叉调整率的电源模块。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，包括功率变换主回路和控制回路；

其中，功率变换主回路包括对直流输入电压进行滤波的直流输入滤波电路、实现功率变换的功率变换电路、整流电路、输出滤波电路、输出端子并按顺序连接；

控制回路包括用于采样输出电压的输出电压外环反馈电路、用于对输出电压进行保护的输出过压保护电路、用于驱动功率管的PWM脉宽驱动电路、用于采样电感电流的电流内环反馈电路、用于当输入欠压时实现关闭驱动信号的输入欠压保护电路、从输入端控制模块的外部禁止功能电路、对启动进行保护的软启动电路、用于保护功率管和整流管的RC吸收电路以及辅助电源电路；

所述的输入欠压保护电路、辅助电源电路的输入端与功率变换主回路的直流电源输入端连接，所述的电流内环反馈电路的输入端与功率变换电路连接，所述的PWM脉宽驱动电路的输入端分别与输出电压外环反馈电路、输出过压保护电路、电流内环反馈电路、输入欠压保护电路、外部禁止功能电路、软启动电路、辅助电源电路的输出端连接，该PWM脉宽驱动电路的输出端直接与功率变换主回路的输入端连接，所述的输出电压外环反馈电路、输出过压保护电路以及输出端子的输入端分别与功率变换主回路的输出端连接，所述的RC吸收电路的输入端分别与功率变换电路的功率管和整流电路的整流管连接。

所述的输出端子根据连接方法的不同，不仅可以实现±15V双路输出，还可以实现30V单路输出。

所述的功率变换电路主要由一个功率管、连接功率管的限流电阻和泄放电阻以及与功率管连接的变压器构成。

所述的PWM脉宽驱动电路主要由PWM脉宽控制芯片以及外围电路构成。

所述的辅助电源电路是由稳压电路和变压器辅助绕组构成。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，具有以下优点：

控制简单，可实现18V～36V宽范围电压输入，具有低交叉调整率、低电压调整率和负载调整率的优点，电路采用了输入欠压保护，输出过压保护，短路保护，外部禁止功能，使电路的可靠性大大提高。

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例

如图1，结合电路原理图图2，本实用新型具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，包括功率变换主回路1和控制回路2，功率变换主回路1包括输入滤波电路3、功率变换电路4、整流电路5、输出滤波电路6、输出端子7并按顺序连接；

输入滤波电路3用于对输入的直流电压进行平滑滤波。该输入滤波电路3由L1、C2、C3构成，电容具有“阻直流，通交流”的本领，而电感则有“通直流，阻交流，通低频，阻高频”的功能，经过LC滤波器，将对输入电压起到很好的平滑滤波的作用。

功率变换电路4通过控制功率开关管的导通与关断来实现功率转换，它由变压器T1、功率开关管VF2、泄放电阻R10、采样电阻R12、R1组成。这部分的功能是实现前后级的能量转换，在功率开关管导通时间，能量存储在变压器的初级电感中，功率开关管断开时，存贮在初级电感中的能量从次级线圈释放出去。

整流电路5用于把从功率变换电路过来的交流电变为直流电，由二极管VD5、VD6构成。

输出滤波电路6用于把输出电压变成符合要求的具有低纹波电压的直流电压，分别由电感L2、L3，电容C11、C12、C14、C15、C16、C17、电阻R24组成。

输出端子7包括+15V、-15V、COM、TRM四个端子，正常情况，输出端子+15V输出电压为+15V，端子-15V输出电压为-15V，端子COM为输出公共地，TRM为输出电压可调端，可调范围为输出电压的±10％，当把输出端子-15V做为输出负端，输出端子+15V做为输出正端，输出端子COM悬空时，可实现30V单独电压输出。

所述的控制回路2包括输出电压外环反馈电路8、输出过压保护电路9、PWM脉宽驱动电路10、电流内环反馈电路11、输入欠压保护电路12、软启动电路13、外部禁止功能电路14、用于保护功率管和整流管的RC吸收电路15、辅助电源电路17；其中：所述的输入欠压保护电路12、辅助电源电路17的输入端与功率变换主回路1的直流电源输入端连接；所述的电流内环反馈电路11的输入端与功率变换电路1的功率管的源极连接；所述的PWM脉宽驱动电路10的输入端分别与输出电压外环反馈电路8、输出过压保护电路9、电流内环反馈电路11、输入欠压保护电路12、软启动电路13、外部禁止功能电路14、辅助电源电路16的输出端连接，该PWM脉宽驱动电路10的输出端与功率变换电路1的功率开关管的栅极直接连接；所述的输出电压外环反馈电路8、输出过压保护电路9以及输出端子7的输入端分别与功率变换主回路的输出端连接，RC吸收电路15的输入端分别与功率变换电路1的功率管和整流电路的整流管连接。

PWM驱动芯片IC1是高性能固定频率电流模式控制器，专为离线和DC/DC变换器设计，设计人员只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。PWM脉宽驱动电路是整个电源模块的核心，由PWM驱动芯片IC1及其外围电路构成，它根据输入电流、输出电压等反馈参数，通过外围电路以及内部电路输出PWM波，来控制功率开关管的导通和关断，实现功率变换。。PWM驱动芯片IC1的1脚为补偿管脚，当输入为低电平就会关断驱动脉冲，关断变换器输出。PWM驱动芯片IC1的2脚是电压反馈引脚，当输入到该端的电压为高电平时就会关断驱动脉冲，关断变换器输出。PWM驱动芯片IC1的3脚是电流取样端，一个正比于原边电感电流的电压接至此输入，脉宽调制器使用此信息中止输出开关的导通。当输入到该端的电压高于1V时，就会关断输出脉冲，关断变换器输出。PWM驱动芯片IC1的4脚通过电阻R5至VREF以及电容C5连接至地，使振荡器频率和最大输出占空比可调。工作频率可达500kHz，PWM驱动芯片IC1的5脚为接地引脚，PWM驱动芯片IC1的6脚为PWM驱动脉冲输出端，该端可以直接驱动功率管的栅极，控制功率管的导通和关断，PWM驱动芯片IC1的7脚是控制芯片的供电电源端，PWM驱动芯片IC1的8脚是参考输出端，可以输出5V电压基准。

输出电压外环反馈电路8用于对输出电压进行控制，电阻R31、R28、R27、R26、R25、R*、R21、R22、隔离光耦U1构成的输出电压外环反馈电路与带温度补偿的高精度基准源D2的基准进行比较，通过隔离光耦器U1把输出电压反馈引入到PWM驱动芯片IC1的1脚，该引脚上的电压控制PWM的脉冲宽度，从而使输出电压保持不变，实现DC/DC模块的低负载调整率。

输出过压保护电路9由电阻R32、稳压管VD7，光电隔离耦合器U2组成，当输出电压超过15.6V时，稳压二极管击穿，光电耦合器U2导通，把与PWM驱动芯片IC1相连接的1脚电平拉低，关断输出电压实现保护。

电流内环反馈电路11用于采样原边输入电感电流，先于电压环对系统进行超前控制，电感电流包含了负载电流，一方面可以对负载起到限流作用，另一方面又起到很好的动态性能。电流内环反馈电路和电压外环反馈电路一起组成双闭环控制电路，能及时抑制干扰和负载波动的影响，保证了输出电压的精度和较快的动态响应。采样电阻R12、R13、R6、电容C4组成。当采样电流通过电阻R12、R13，把电流信号转化成电压信号，经过电阻R6、电容C4滤波接在PWM驱动芯片IC1的1脚，当电感电流瞬间短路，使PWM驱动芯片IC1的1脚电压等于1V，驱动脉冲被关断，实现短路保护功能。

输入欠压保护电路12由电阻R1、R2、电容C1、基准源D1组成，当输入电压低于18V时，基准源D1的1脚低于2.5V，基准源不导通，PWM驱动芯片IC1的1脚为高电平，驱动脉冲被关断，实现欠压保护功能。

外部禁止功能电路13由二极管VD1、基准源D1、电容C1、电阻R2组成，当外部端子INH输入一个低电平，低于基准源D1的1脚电压2.5V，基准源不导通，PWM驱动芯片IC1的1脚为高电平，驱动脉冲被关断，实现禁止功能。

软启动电路14由电阻R30、R23、电容C19、二极管Q1组成，当电源启动时，首先U2的4脚被电容C19钳位在0V，参考电压Vref通过R30对电容进行充电，使4脚电压一点点建立起来，达到软启动的目的。

RC吸收电路15有两部分组构成，其中由电阻R19、R20、电容C9、C10组成的RC吸收网络，用来保护整流管VD5、VD6，降低两端的电压尖峰达到保护目的；由R14、R17、R18、C7组成的RC吸收网络，用来保护功率开关管VF2，降低两端的电压尖峰，实现保护功能。

辅助电源电路用于为PWM脉宽驱动电路提供工作电源。由稳压电路和变压器辅助绕组构成，电源启动时它把输入电压18V～36V范围的直流电压经过稳压电路稳定在12V左右，启动完成通过辅助绕组为控制电路提供电源VCC。由电阻R8、R11、R9、R15、R16、稳压管VD2、三极管VF1、二极管VD3、VD4、电容C8组成稳压电路。当输入电压升高时，辅电电压VCC有升高的趋势，由于三极管VF1的集极电位被稳压管VD2固定，故输入电压的升高将使三极管VF1的发射结上的正向偏置电压降低，基极电流减小，从而使三极管VF1的集射极间的电阻增大，集电极和发射极之间的电压增加，于是抵消了辅电电压VCC的增加，使辅电电压VCC基本不变。

本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims

1.具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，其特征在于：包括功率变换主回路和控制回路；

其中，功率变换主回路包括输入滤波电路、功率变换电路、整流电路、输出滤波电路和输出端子，输入滤波电路、功率变换电路、整流电路、输出滤波电路和输出端子按顺序连接；

控制回路包括输出电压外环反馈电路、输出过压保护电路、PWM脉宽驱动电路、电流内环反馈电路、输入欠压保护电路、外部禁止功能电路、软启动电路、RC吸收电路和辅助电源电路；

输入欠压保护电路、辅助电源电路的输入端与功率变换主回路的直流电源输入端连接，电流内环反馈电路的输入端与功率变换电路连接，PWM脉宽驱动电路的输入端分别与输出电压外环反馈电路、输出过压保护电路、电流内环反馈电路、输入欠压保护电路、外部禁止功能电路、软启动电路、辅助电源电路的输出端连接，PWM脉宽驱动电路的输出端直接与功率变换主回路的输入端连接，输出电压外环反馈电路、输出过压保护电路以及输出端子的输入端分别与功率变换主回路的输出端连接，RC吸收电路的输入端分别与功率变换电路的功率管和整流电路的整流管连接。

2.根据权利要求1所述的具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，其特征在于：功率变换电路由一个功率管、连接功率管的限流电阻和泄放电阻以及与功率管连接的变压器构成。

3.根据权利要求1所述的具有输出可变和低交叉调整率的电源模块，其特征在于：辅助电源电路是由稳压电路和变压器辅助绕组构成。