CN205265547U - 一种机载ac-dc电源转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机载通信设备直流供电技术领域，尤其涉及一种机载AC-DC电源转换装置，该电源转换装置输出四路直流电压，对短波电台进行供电。所述电源转换装置包括：三相交流电源、三相交流滤波器、三相交流整流器、直流滤波器、第一DC-DC转换器、第一电源滤波器、第二DC-DC转换器、第二电源滤波器、第三DC-DC转换器、第三电源滤波器、第四DC-DC转换器、第四电源滤波器以及延时启动单元；所述第一DC-DC转换器的输出电压为48V，所述第二DC-DC转换器的输出电压为24V，所述第三DC-DC转换器的输出电压为12V，所述第四DC-DC转换器的输出电压为5V。
Description
技术领域
本实用新型属于机载通信设备直流供电技术领域，尤其涉及一种机载AC-DC电源转换装置，该电源转换装置输出四路直流电压，对短波电台进行供电。
背景技术
飞机机载电源是飞机重要的供电设备，目前飞机机载供电系统主要有以下三种模式：1、27V低压恒压直流供电；2、115V/400Hz恒速恒频交流供电；3、270V高压直流供电。
上述三种模式的缺点在于：当机载供电系统采用27V低压恒压直流供电时，发电机存在的冷却问题很难解决，且电机重量功率比增加，供电系统重量大；当机载供电系统采用115V/400Hz恒速恒频交流供电时，使用的恒速恒频交流电源恒速转动装置结构复杂、造价高、故障多、可维护性差，交流发电机难以作为起动机使用，需要另设起动设备，使系统重量增加，控制、保护设备复杂，实现并联供电比直流电源复杂得多，交流电动机虽然结构简单，但启动、调速性能没有直流电动机好；当机载供电系统采用270V高压直流供电时，易与现有的供电系统造成不兼容。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的实施例提供一种机载AC-DC电源转换装置，具有四路直流输出电压，具有体积小，功率大，防浪涌的优点。四路直流输出电压能够满足短波电台供电要求且具有过流保护的功能。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案予以实现。
一种机载AC-DC电源转换装置，用于对短波电台供电，所述电源转换装置包括：三相交流电源、三相交流滤波器、带有瞬态浪涌保护模块的三相交流整流器、直流滤波器、第一DC-DC转换器、第一电源滤波器、第二DC-DC转换器、第二电源滤波器、第三DC-DC转换器、第三电源滤波器、第四DC-DC转换器、第四电源滤波器以及延时启动单元；所述第一DC-DC转换器的输出电压为48V，所述第二DC-DC转换器的输出电压为24V，所述第三DC-DC转换器的输出电压为12V，所述第四DC-DC转换器的输出电压为5V；
其中，所述三相交流电源的输出端与所述三相交流滤波器的输入端连接，所述三相交流滤波器的输出端与所述三相交流整流器的输入端连接，所述三相交流整流器的输出端与所述直流滤波器的输入端连接，所述直流滤波器的输出端与所述第一DC-DC转换器的输入端连接，且所述延时启动单元与所述第一DC-DC转换器的控制端连接，所述第一DC-DC转换器的输出端分别与所述第一电源滤波器的输入端和所述第二DC-DC转换器的输入端连接；
所述第二DC-DC转换器的输出端分别与所述第二电源滤波器的输入端和所述第三DC-DC转换器的输入端连接，所述第三DC-DC转换器的输出端分别与所述第三电源滤波器的输入端和所述第四DC-DC转换器的输入端连接，所述第四DC-DC转换器的输出端与所述第四电源滤波器的输入端连接；或者，所述第二DC-DC转换器的输出端分别与所述第二电源滤波器的输入端、所述第三DC-DC转换器的输入端以及所述第四DC-DC转换器的输入端连接，所述第三DC-DC转换器的输出端与所述第三电源滤波器的输入端连接，所述第四DC-DC转换器的输出端与所述第四电源滤波器的输入端连接。
本实用新型技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)所述三相交流电源是频率为400Hz的三相115V交流电源。
(2)所述三相交流滤波器用于对所述三相交流电源输入的信号进行高频杂波抑制。
(3)所述三相交流整流器，用于将所述三相交流滤波器输出的交流电转换为直流电，并抑制浪涌电压和尖峰电压。
(4)所述直流滤波器用于滤除所述三相交流整流器输出的直流电压中的电磁干扰噪声。
(5)所述第一DC-DC转换器用于输出48V直流电压，所述第一电源滤波器用于滤除所述第一DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第二DC-DC转换器用于输出24V直流电压，所述第二电源滤波器用于滤除所述第二DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第三DC-DC转换器用于输出12V直流电压，所述第三电源滤波器用于滤除所述第三DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第四DC-DC转换器用于输出5V直流电压，所述第四电源滤波器用于滤除所述第四DC-DC转换器输出的直流电压的纹波。
(6)所述延时启动单元，用于抑制瞬间大电流对所述第一DC-DC转换器的冲击。
本实用新型技术方案的有益效果为：本实用新型提供的一种机载AC-DC电源转换装置体积小，功率大，具有过流保护的功能，并采用了滤波和浪涌抑制措施提高了输出的直流电的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种机载AC-DC电源转换装置的结构示意图一；
图2为本实用新型实施例提供的一种机载AC-DC电源转换装置的结构示意图二；
图3为本实用新型实施例提供的三相交流整流器的电路结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的延时启动单元的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供一种机载AC-DC电源转换装置，如图1所示，所述电源转换装置包括：三相交流电源1、三相交流滤波器2、带有瞬态浪涌保护模块的三相交流整流器3、直流滤波器4、第一DC-DC转换器5、第一电源滤波器6、第二DC-DC转换器7、第二电源滤波器8、第三DC-DC转换器9、第三电源滤波器10、第四DC-DC转换器11、第四电源滤波器12以及延时启动单元13。
其中，所述第一DC-DC转换器的输出电压为48V，所述第二DC-DC转换器的输出电压为24V，所述第三DC-DC转换器的输出电压为12V，所述第四DC-DC转换器的输出电压为5V，满足大功率短波电台的系统供电要求。
所述三相交流电源的输出端与所述三相交流滤波器的输入端连接，所述三相交流滤波器的输出端与所述三相交流整流器的输入端连接，所述三相交流整流器的输出端与所述直流滤波器的输入端连接，所述直流滤波器的输出端与所述第一DC-DC转换器的输入端连接，且所述延时启动单元与所述第一DC-DC转换器的控制端连接，所述第一DC-DC转换器的输出端分别与所述第一电源滤波器的输入端和所述第二DC-DC转换器的输入端连接；所述第二DC-DC转换器的输出端分别与所述第二电源滤波器的输入端、所述第三DC-DC转换器的输入端以及所述第四DC-DC转换器的输入端连接，所述第三DC-DC转换器的输出端与所述第三电源滤波器的输入端连接，所述第四DC-DC转换器的输出端与所述第四电源滤波器的输入端连接。
如图2所示，所述第二DC-DC转换器的输出端还可以分别与所述第二电源滤波器的输入端和所述第三DC-DC转换器的输入端连接，所述第三DC-DC转换器的输出端分别与所述第三电源滤波器的输入端和所述第四DC-DC转换器的输入端连接，所述第四DC-DC转换器的输出端与所述第四电源滤波器的输入端连接。
进一步的，所述三相交流电源是频率为400Hz的三相115V交流电源。所述三相交流滤波器用于对所述三相交流电源输入的信号进行高频杂波抑制。所述三相交流整流器，用于将所述三相交流滤波器输出的交流电转换为直流电，并抑制浪涌电压和尖峰电压。所述直流滤波器用于滤除所述三相交流整流器输出的直流电压中的电磁干扰噪声。
所述第一DC-DC转换器用于输出48V直流电压，所述第一电源滤波器用于滤除所述第一DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第二DC-DC转换器用于输出24V直流电压，所述第二电源滤波器用于滤除所述第二DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第三DC-DC转换器用于输出12V直流电压，所述第三电源滤波器用于滤除所述第三DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第四DC-DC转换器用于输出5V直流电压，所述第四电源滤波器用于滤除所述第四DC-DC转换器输出的直流电压的纹波。
所述延时启动单元，用于抑制瞬间大电流对所述第一DC-DC转换器的冲击。
具体的，三相交流滤波器主要用于对电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止其对三相交流电源产生干扰同时也防止三相交流电源本身产生的高频杂波对电网干扰，且本实用新型提供的技术方案满足GJB151电源传导辐射要求。三相交流整流器的三个输入端对应电连接三相交流滤波器的三个输出端，三相交流整流器前半部分把输入的交流电整流成直流电，后半部分设计浪涌抑制器主要阻挡浪涌电压与尖峰，将其输出直流电压箝位在350VDC，目的是确保后续电路不受浪涌冲击，本实用新型的三相交流整流器能承受交流180V/100ms浪涌电压冲击，满足GJB181电源适应性要求。直流滤波器主要用于减少对第一DC/DC转换器输入电磁干扰噪声的衰减。
另外，第一DC/DC转换器的输出端电连接第一电源滤波器，第二DC/DC转换器的输出端电连接第二电源滤波器，第三DC/DC转换器的输出端电连接第三电源滤波器，第四DC/DC转换器的输出端电连接第四电源滤波器，每个电源滤波器用于对对应的DC/DC转换器输出的直流电压进行滤波，避免四个DC/DC转换器的输出电压的纹波对负载(用电设备)造成干扰。
进一步的，延时启动单元主要用于防止启动电源时，其产生的瞬间大电流对第一DC/DC转换器的冲击，避免第一DC/DC转换器瞬间损坏。
示例性的，如图3所示，为本实用新型实施例提供的一种机载AC-DC电源转换装置的三相交流整流器的浪涌抑制部分结构示意图。所述浪涌抑制部分的电路包括第一电阻(R1)，第一电容(C1)，TVS单向二极管D1，MOSFET开关器件Q1。其工作原理如下所述：
开关器件Q1的D脚电连接第一电阻R1的一端，G脚电连接第一电阻与TVS单向二极管D1阴极的公共点，S脚电连接输出电压U3的正极。第一电容电连接第一电阻与TVS单向二极管D1阴极的公共点，另一端接地。TVS单向二极管D1的阳极接地。
MOSFET开关器件Q1共有3个脚，分别为G、D、S脚，D、S脚之间通过加控制信号改变D、S脚之间的导通和截止。TVS单向二极管D1称为瞬变电压抑制二极管，目前在电子电路设计中起保护器件作用，也可以起到箝位电压的作用。在本实用新型实施例中，U1为整流后的输入电压，U2为TVS二极管的箝位电压，U3为三相交流整流器的浪涌抑制模块输出电压。当输入电压U1低于TVS二极管D1的箝位电压U2时，开关器件Q1导通，输出电压U3约等于输入电压U1，输出电压正常；当发生浪涌脉冲时，输入电压U1高于TVS二极管D1的箝位电压U2，此时TVS二极管D1处于箝位状态，输出电压U3＝U2-UG-S(U2处于箝位状态时，UG-S＝0.3V)，因U3输出电压设定在第一DC/DC转换器正常的工作电压范围内，所以第一DC/DC转换器可正常工作，这样整个电路就可以达到浪涌抑制的作用。
在浪涌部分电路设计中，主要参数选择为：
R1＝180-U2/I2
I2为TVS二极管的测试电流，一般为1mA；180V为GJB中浪涌要求的180V/100ms。
示例性的，如图4所示，为本实用新型实施例提供的一种机载AC-DC电源转换装置的延时启动单元的电路结构示意图。上述延时启动单元包括：第一电阻(R1)，第二电阻(R2)，第三电阻(R3)，第四电阻(R4)，第五电阻(R5)，第一电容(C1)，第一电容(C1)，第一二极管(D1)为TVS二极管，第二二极管(D2)为光耦合器，第一三极管(Q1)为NPN型三级管。其工作原理如下所述：
第一电容C1的一端电连接第一电阻R1和第二电阻R2的公共节点，另一端接地；第三电阻R3的一端电连接第一电阻R1和第二电阻R2的公共节点，另外一端接第一三极管Q1的基极。第一三极管Q1的发射极接地，集电极电连接第四电阻R4和第五电阻R5的公共节点。第二电容C2电连接第五电阻R5与第一二极管D1阴极的公共点，另外一端接地。第一二极管D1电连接第二电容C2与第二二极管D2的阳极的公共点，另外一端接地。第二二极管D2的阴极接地。
第二电阻R2起分压作用，第一电容C1两端的电压起充放电作用，当第一电容C1两端的充放电电压大于第一三极管Q1的UB-E电压时，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的C脚的取得高电压，其获取的电压经过第一二极管D1的箝位，箝位的电压大于第二二极管D2的导通电压，第二二极管D2导通，光耦合器开关打开，第一DC/DC转换器开始正常工作。为达到延时启动第一DC/DC转换器的作用，避免电源打开时第一DC/DC转换器受到的瞬间大电流冲击，第一电容C1的充放电时间尤其重要，在本实施例中，C1的电容设定为100uf。
在延时启动电路设计中，主要参数选择：
第一电容C1两端的电压值：UC1＝VCCxR2/(R1+R2)；
第一三极管Q1的B、E脚之间的电流值：IBE＝UC1-0.7/R3；
第一三极管Q1的C、E脚之间的电流值：ICE＝βIBE；
第四电阻R4与第五电阻R5公共点处的电压值：UR4-R5＝VCC-(R4xICE)；
需要补充的是，本实用新型实施例中提供的一种机载AC-DC电源转换装置还设置有机壳。即采取机壳一体散热方案，将三相交流滤波器、三相瞬态浪涌抑制模块、直流滤波器、延时启动模块、第一DC/DC转换器、第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器、第四DC/DC转换器、第一电源滤波器、第二电源滤波器、第三电源滤波器、第四电源滤波器封装在一个印制板上，该印制板紧贴机壳内壁，在机壳外部设置有翅形散热片，利用翅形散热片可以对印制板进行散热。
本实用新型专利的有益效果为：本实用新型体积小，功率大，具有过流保护的功能，并采用了滤波和浪涌抑制措施提高了输出的直流电的质量。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种机载AC-DC电源转换装置，用于对短波电台供电，其特征在于，所述电源转换装置包括：三相交流电源、三相交流滤波器、带有瞬态浪涌保护模块的三相交流整流器、直流滤波器、第一DC-DC转换器、第一电源滤波器、第二DC-DC转换器、第二电源滤波器、第三DC-DC转换器、第三电源滤波器、第四DC-DC转换器、第四电源滤波器以及延时启动单元；所述第一DC-DC转换器的输出电压为48V，所述第二DC-DC转换器的输出电压为24V，所述第三DC-DC转换器的输出电压为12V，所述第四DC-DC转换器的输出电压为5V；
其中，所述三相交流电源的输出端与所述三相交流滤波器的输入端连接，所述三相交流滤波器的输出端与所述三相交流整流器的输入端连接，所述三相交流整流器的输出端与所述直流滤波器的输入端连接，所述直流滤波器的输出端与所述第一DC-DC转换器的输入端连接，且所述延时启动单元与所述第一DC-DC转换器的控制端连接，所述第一DC-DC转换器的输出端分别与所述第一电源滤波器的输入端和所述第二DC-DC转换器的输入端连接；
所述第二DC-DC转换器的输出端分别与所述第二电源滤波器的输入端和所述第三DC-DC转换器的输入端连接，所述第三DC-DC转换器的输出端分别与所述第三电源滤波器的输入端和所述第四DC-DC转换器的输入端连接，所述第四DC-DC转换器的输出端与所述第四电源滤波器的输入端连接；或者，所述第二DC-DC转换器的输出端分别与所述第二电源滤波器的输入端、所述第三DC-DC转换器的输入端以及所述第四DC-DC转换器的输入端连接，所述第三DC-DC转换器的输出端与所述第三电源滤波器的输入端连接，所述第四DC-DC转换器的输出端与所述第四电源滤波器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种机载AC-DC电源转换装置，其特征在于，所述三相交流电源是频率为400Hz的三相115V交流电源。
3.根据权利要求1所述的一种机载AC-DC电源转换装置，其特征在于，所述三相交流滤波器用于对所述三相交流电源输入的信号进行高频杂波抑制。
4.根据权利要求1所述的一种机载AC-DC电源转换装置，其特征在于，所述三相交流整流器，用于将所述三相交流滤波器输出的交流电转换为直流电，并抑制浪涌电压和尖峰电压。
5.根据权利要求1所述的一种机载AC-DC电源转换装置，其特征在于，所述直流滤波器用于滤除所述三相交流整流器输出的直流电压中的电磁干扰噪声。
6.根据权利要求1所述的一种机载AC-DC电源转换装置，其特征在于，所述第一DC-DC转换器用于输出48V直流电压，所述第一电源滤波器用于滤除所述第一DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第二DC-DC转换器用于输出24V直流电压，所述第二电源滤波器用于滤除所述第二DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第三DC-DC转换器用于输出12V直流电压，所述第三电源滤波器用于滤除所述第三DC-DC转换器输出的直流电压的纹波；
所述第四DC-DC转换器用于输出5V直流电压，所述第四电源滤波器用于滤除所述第四DC-DC转换器输出的直流电压的纹波。
7.根据权利要求1所述的一种机载AC-DC电源转换装置，其特征在于，所述延时启动单元，用于抑制瞬间大电流对所述第一DC-DC转换器的冲击。
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