CN203056996U - 一种多路输出双管反激隔离开关电源装置 - Google Patents

一种多路输出双管反激隔离开关电源装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及电力自动化设备辅助电源技术领域，尤其是一种稳定、高效的多路输出双管反激隔离开关电源装置，由脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路、主功率转换电路、反激开关变压器、次级多路输出电路、反馈控制环路五部分组成，所述的主功率转换电路与开关电源输入连接，所述的次级多路输出电路与开关电源负载连接，相较于变频器辅助电源中常用的单MOS管拓扑电路，本装置很好得解决了开关管关断时电压应力较高的问题，同时，降低了开关管的电压应力，还可以减小高电压应力带来的高频干扰，作为变频器的辅助电源，本设计能够提供稳定的，低噪声的高精度直流电源。

Description

一种多路输出双管反激隔离开关电源装置
技术领域
本实用新型涉及电力自动化设备辅助电源技术领域，尤其是一种稳定、高效的多路输出双管反激隔离开关电源装置。 
背景技术
目前，电气传动领域用来控制各种马达的驱动控制器，例如交流变频器，直流驱动器，伺服控制器等自动化设备的辅助电源系统，都是由其自身提供的，绝大多数的马达控制器的辅助电源皆为单管反激拓扑，单管反激开关电源具有诸多优点，但存在拓扑本身决定的缺点，那就是较大的关断尖峰电压。 
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有辅助电源装置的不足，提供一种变频器多路输出双管反激隔离开关电源装置，双管反激隔离开关电源装置，解决了开关管关断时电压应力较高的问题，开关管关断时只承受单倍直流输入电压，也不会出现漏感尖峰，开关管较低的关断电压尖峰能够保证开关电源具有较高的可靠性。 
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多路输出双管反激隔离开关电源装置，其特征在于，该开关电源装置由脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路、主功率转换电路、反激开关变压器、次级多路输出电路、反馈控制环路五部分组成，所述的主功率转换电路与开关电源输入连接，所述的次级多路输出电路与开关电源负载连接。 
所述的主功率转换电路包括两个MOS管和两个箝位二极管，所述的主功率转换电路节省RCD吸收电路。 
所述的脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路包括高性能电流模式控制器UC3844。 
与现有技术相比，本实用新型为变频器提供的辅助电源，具有良好的线性调整率和负载调整率，具备快速的输入输出动态响应特性；变频器的380V交流电通过全波整流和大电解电容，产生有效值为540V左右的直流电，这个直流电作为开关电源输入；540V直流电通过脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路、主功率转换电路、反激开关变压器、次级多路输出电路、反馈控制环路五部分电路单元组成的双管反激开关电源，为变频器提供多路输出，变频器的电路板即为开关电源的负载。 
    大多数情况下，一台马达控制器需要辅助电源提供多个电压输出，本实用新型能够为变频器提供11路直流电压，本装置的输出绕组包括+5V，+15V，-15V，+18V，4路相互隔离的+24V，端子+24V，主板+24V等。 
本实用新型的有益效果是，一种多路输出双管反激隔离开关电源装置，主功率转换电路中包括两个MOS管和两个箝位二极管，MOS同时关断的瞬间，反激开关变压器初级电感会在MOS管的漏极产生很大的电压尖峰，在本实用新型中，关断尖峰电压通过两个箝位二极管返回到直流母线，避免了高尖峰电压对MOS管的损伤，同时，MOS管的漏极是噪声极活跃电气节点，双MOS管拓扑对其高电压尖峰的抑制能有效的避免此节点对次级的噪声传导干扰。 
附图说明
图1为本实用新型的开关电源结构图。 
图2为本实用新型的电路原理图。 
图3为本实用新型的电路原理图。 
图4为本实用新型的PWM控制芯片UC3844内部逻辑功能框图。 
图中1.脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路，2.主功率转换电路，3.反激开关变压器，4.次级多路输出电路，5.反馈控制环路。 
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步说明。 
参照附图，图1为本实用新型开关电源结构图，图中UC3844为脉宽调制芯片。 
图2图3为本实用新型的电路原理图，通过图中的G_UP、S_UP、DOWN_G、I_D 等网络连接图，一种多路输出双管反激隔离开关电源装置，该开关电源装置由脉宽调制PWM控制芯片及双管同步驱动电路（1）、主功率转换电路（2）、反激开关变压器（3）、次级多路输出电路（4）、反馈控制环路（5）五部分组成一个闭环的整体；所述的主功率转换电路（2）通过直流母线导线连接到开关电源输入，所述的次级多路输出电路（4）连接到开关电源负载。 
脉宽调制PWM控制芯片及双管同步驱动电路（1），此电路的作用是根据检测到的反馈量，输出相应占空比的同相位的双序列触发脉冲，驱动主功率转换电路（2）；主功率转换电路（2），为双MOS反激拓扑，节省RCD吸收电路；主功率转换电路（2）连接到反激开关变压器（3），反激开关变压器（3），采用“三明治”工艺和铜箔屏蔽，有效减小漏感和分布电容，提高变压器的转换效率达95%以上；反激开关变压器（3）作为主功率转换电路（2）和次级多路输出电路（4）的桥梁，通过电-磁-电的转换，实现功率的隔离传递；次级多路输出电路（4），能够输出稳定的多路直流电源，采用低阻抗电解和滤波LC，有效降低了输出中的纹波和尖峰，次级多路输出电路（4）的5V绕组作为反馈控制环路（5）的电压采样绕组，组成一个闭环的整体；反馈控制环路（5），此环路将检测到的电压和电流反馈量，通过TL431动态补偿网络设计进行误差放大和补偿，保证电源的控制精度和动态性能；这五部分电路统筹协作，组成统一的整体，如图1所示，共同保证本开关电源装置实现预期的功能。 
主功率转换电路（2）包括两个MOS管和两个箝位二极管，主功率转换电路节省RCD吸收电路。 
脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路（1）包括高性能电流模式控制器UC3844。 
图4所示为PWM控制芯片UC3844的内部功能框图，UC3844通过外部RC振荡器件设定芯片的振荡频率，通过检测串联在MOS管源极S上的采样电阻电压值获知MOS管中的电流，由反馈控制环路（5），通过图腾柱推挽输出占空比可调的驱动脉冲，驱动主功率转换电路（2）的双MOS管，在反激开关变压器（3）的次级输出满足要求的多路输出。 

Claims (3)

1.一种多路输出双管反激隔离开关电源装置，其特征在于：该开关电源装置由脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路、主功率转换电路、反激开关变压器、次级多路输出电路、反馈控制环路五部分组成，所述的主功率转换电路与开关电源输入连接，所述的次级多路输出电路与开关电源负载连接。
2.根据权利要求1所述的多路输出双管反激隔离开关电源装置，其特征在于：所述的主功率转换电路包括两个MOS管和两个箝位二极管，所述的主功率变换电路节省RCD吸收电路。
3.根据权利要求1或2所述的多路输出双管反激隔离开关电源装置，其特征在于：所述的脉宽调制PWM控制芯片及双MOS管同步驱动电路包括高性能电流模式控制器UC3844。
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