CN204794741U - 一种多路输出隔离供电电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多路输出隔离供电电源，包括依次相连的交流变压器、整流滤波电路和多路输出供电单元；所述多路输出供电单元包括松耦合变压器；所述松耦合变压器采用结构对称的无气隙磁芯，二次侧包括分支为两路以上且相互隔离的供电回路；还包括连接于整流滤波电路和松耦合变压器之间的半导体开关单元，包括半导体开关模块和用于控制半导体开关模块开启和关断的半导体开关控制模块。该实用新型体积小重量轻，可靠性好，能够实现多个负载同时供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多路输出隔离供电电源，特别是涉及一种适用于高压IGBT开关用的多路输出隔离供电电源。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，功率半导体器件的体积越来越小，动作速度越来越快，成本也不断降低。功率IGBT作为半导体器件的典型代表，具有电压等级高，开关速度快，性能稳定等优点，得到了日益广泛的应用，如在脉冲功率技术中，需要高电压快速动作的IGBT开关作为放电回路；静止无功补偿中需要多个IGBT开关与补偿电容并联，通过IGBT开关的动作切换补偿电容的工作状态；而在电力设备绝缘状态检测领域如振荡波测试系统中，也常通过使用IGBT开关来在试品上产生阻尼谐振电压。然而，单个IGBT器件的最大耐压不超过6.5kV，远远低于电气应用中所需的几十甚至几千千伏的要求，因此近年来IGBT开关多基于模块化设计思想，即每个开关由数个IGBT开关模块串联而成，每个IGBT模块又包含很多个由IGBT单管及其驱动控制单元构成的IGBT工作单元。
对于几十千伏的IGBT开关，常常需要为几十个浮地的IGBT工作单元供电，尤其当隔离电压较高、工作单元数量较多时，传统的隔离供电方式为对每一个工作单元均附带一个隔离变压器供电，这种供电方式体积笨重，成本高，最终设计的供电电源往往比开关本身还要巨大，且不利于拓展。因此，研制一种体积小，隔离电压高，输出稳定的多路隔离供电系统具有重大的现实意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种体积小，重量轻，易于扩展的多路输出隔离供电电源。
本实用新型采用的技术方案如下：一种多路输出隔离供电电源，其特征在于，包括依次相连的交流变压器、整流滤波电路和多路输出供电单元；所述多路输出供电单元包括松耦合变压器；所述松耦合变压器采用结构对称的无气隙磁芯，二次侧包括分支为两路以上且相互隔离的供电回路；还包括连接于整流滤波电路和松耦合变压器之间的半导体开关单元，包括半导体开关模块和用于控制半导体开关模块开启和关断的半导体开关控制模块。
作为优选，所述松耦合变压器的一次侧与二次侧相互隔离。
作为优选，所述松耦合变压器的一次侧线圈采用一匝线圈。
作为优选，所述松耦合变压器的二次侧线圈采用一匝线圈。
作为优选，所述交流变压器为降压变压器。
作为优选，所述交流变压器的输入电流为市电输入。
作为优选，所述松耦合变压器采用圆环状无气隙磁性。
作为优选，所述半导体开关模块为MOSFET半导体开关模块。
作为优选，所述整流滤波电路为全桥整流电路。
作为优选，还包括用于接入负载连接于各个供电回路的半波整流电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：电源供电可靠性好；松耦合变压器一次侧仅有一匝，二次侧绕组亦均仅需一匝，体积小，重量轻；通过松耦合方式在狭小范围内实现了输入输出隔离，既保证了隔离电压又缩减了整体尺寸，大大提高了多路隔离供电系统的集成度，也使之应用起来更简单，方便；能实现任意多路输出电压，能够为数个IGBT串联结构的开关模块同时供电，且易于拓展；通过功率因数校正电压转换器，极大的降低了一次侧最大峰值电流，防止因磁芯饱和而导致的其他故障，提高了整套系统的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型其中一实施例的原理示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本说明书（包括任何摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，一种多路输出隔离供电电源，包括依次相连的交流变压器11、整流滤波电路12和多路输出供电单元；所述多路输出供电单元包括松耦合变压器13；所述松耦合变压器采用结构对称的无气隙磁芯，二次侧包括分支为两路以上且相互隔离的供电回路；还包括连接于整流滤波电路和松耦合变压器之间的半导体开关单元14，包括半导体开关模块1401和用于控制半导体开关模块开启和关断的半导体开关控制模块1402。
在本具体实施例中采用市电作为接入电源，市电经过交流变压器降压后经整流滤波电路整流滤波，然后通过松耦合变压器将一次能量分支为多路，实现为多路IGBT串联开关模块进行驱动供电。
在本具体实施例中，一次侧采用单匝穿心绕组穿过铁氧体磁芯，然后通过电-磁-电的方式将能量传递至二次侧能量传输模块。通过对一次侧电流、二次侧电压采样。通过半导体开关控制模块控制半导体开关的开断，防止铁氧体磁芯过饱和，提高电源供电可靠性。本多路输出隔离电源可为20路IGBT开关单元提供50kV等级隔离供电，每路输出电压18V，输出电流0.2A。
在本具体实施例中，所述的松耦合变压器一次侧仅有一匝，二次侧绕组亦均仅需一匝，一次侧绕组和二次侧绕组均采用高压硅橡胶绝缘线，线最大能够通20A电流，能够耐受50kV电压。松耦合变压器选用圆环状无气隙磁芯，其高度为20mm，内径为60mm，外径为101mm，相对磁导率为2000，饱和磁感应强度为0.54T，剩余磁感应强度为0.2T。二次侧绕组等间隔均匀分布于圆环磁芯上。当需要增加松耦合变压器来增加输出支路时，每个松耦合变压器竖直排列，一次侧绕组依次从所有磁芯中间穿心而过，以松耦合的方式为多路输出侧提供能量。排布均匀，分散性小，能在狭小的磁环中心空间实现最大50kV的隔离高压。
在本具体实施例中，所述半导体开关模块为MOSFET半导体开关模块；所述整流滤波电路为全桥整流电路。
还包括用于接入负载连接于各个供电回路的半波整流电路，采用的二极管为BYV36C快恢复二极管，采用的电容为200uF，36V铝电解电容，假负载为10kΩ，功率0.25W贴片电阻。
正常工作时，先通过环形降压变压器将220V市电降压至36V，然后通过整流滤波电路，再经一次侧绕组和MOSFET接地，通过在在适当的时刻开通、关断MOSFET，使一次侧绕组中产生变化的电流。由于一次侧绕组从中心穿过铁氧体磁芯，所以磁芯中会产生变化的磁场，从而在各二次侧绕组中产生电压，此电压再经半波整流电路接入负载，为多个需要相互隔离供电的负载提供能量。
Claims (10)
1.一种多路输出隔离供电电源，其特征在于，包括依次相连的交流变压器、整流滤波电路和多路输出供电单元；所述多路输出供电单元包括松耦合变压器；所述松耦合变压器采用结构对称的无气隙磁芯，二次侧包括分支为两路以上且相互隔离的供电回路；还包括连接于整流滤波电路和松耦合变压器之间的半导体开关单元，包括半导体开关模块和用于控制半导体开关模块开启和关断的半导体开关控制模块。
2.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述松耦合变压器的一次侧与二次侧相互隔离。
3.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述松耦合变压器的一次侧线圈采用一匝线圈。
4.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述松耦合变压器的二次侧线圈采用一匝线圈。
5.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述交流变压器为降压变压器。
6.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述交流变压器的输入电流为市电输入。
7.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述松耦合变压器采用圆环状无气隙磁性。
8.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述半导体开关模块为MOSFET半导体开关模块。
9.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，所述整流滤波电路为全桥整流电路。
10.根据权利要求1所述的多路输出隔离供电电源，其特征在于，还包括用于接入负载连接于各个供电回路的半波整流电路。
Priority Applications (1)
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| CN201520403654.9U CN204794741U (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 一种多路输出隔离供电电源 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520403654.9U CN204794741U (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 一种多路输出隔离供电电源 |
Publications (1)
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| CN204794741U true CN204794741U (zh) | 2015-11-18 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN204794741U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109600027A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-09 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种供电触发一体化的串联高压开关模块 |
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2015
- 2015-06-12 CN CN201520403654.9U patent/CN204794741U/zh active Active
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| CN109600027A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-09 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种供电触发一体化的串联高压开关模块 |
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