CN209709955U - 一种反激式宽范围输入同步整流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反激式宽范围输入同步整流装置，属于同步整流技术，该装置包括可拆卸连接的壳盖和壳体以及壳体内部设置的整流电路，壳体的表面下凹形成三个相互独立的隔离腔，隔离腔之间通过线槽连接，本实用新型使用屏蔽壳分装整流电路，屏蔽壳内部分割成三个独立空腔，将封装完成的整流电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，减小电路整体输出电压纹波和工作噪声，该方案可以广泛应用于航空、航天、通信、导弹、雷达等领域。

Description

一种反激式宽范围输入同步整流装置

技术领域

本实用新型属于同步整流技术，尤其涉及一种反激式宽范围输入同步整流装置。

背景技术

同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。

伴随着开关电源越来越广泛的应用，对于开关电源的性能及工作稳定性要求越来越高。现有技术中，国内主流电源厂商生产的电源模块缺少有效的线性稳压电路和输入滤波电路，导致电源模块往往存在工作电压范围非常窄、工作不稳定、噪声大等问题。

同时，针对同步整流电路没有设计相应的壳体，有的产品直接将同步整流电路外露，上述传统布置，在进行电磁兼容试验时，往往存在各个整流电路之间的不同频段杂波相互干扰的现象，实际工作时，整流电路整体输出的电压纹波也较大，不能满足高要求的应用场合。

实用新型内容

本实用新型使用屏蔽壳分装整流电路，该方案中包括可拆卸连接的壳盖和壳体以及壳体内部设置的整流电路，壳体的表面下凹形成三个相互独立的隔离腔，隔离腔之间通过线槽连接，本实用新型使用屏蔽壳分装整流电路，屏蔽壳内部分割成三个独立空腔，将封装完成的整流电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，减小电路整体输出电压纹波和工作噪声，可以广泛应用于航空、航天、通信、导弹、雷达等领域。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，包括可拆卸连接的壳盖和壳体以及壳体内部设置的整流电路，其中：壳体的上表面由铣刀铣出三个独立的隔离腔：即第一隔离腔、第二隔离腔和第三隔离腔，隔离腔之间开设有内部线槽，第一隔离腔和第三隔离腔的侧面均开设有外部线槽，隔离腔的底部设置有电路安装孔，壳体的边缘设置有盖体安装孔；

整流电路包括相互电连接的输入电路、变压器电路和输出电路，输入电路通过安装螺丝安装在第一隔离腔内部，输入电路通过外部线槽对外设置有输入正极和输入负极，变压器电路通过安装螺丝安装在第二隔离腔内部，输出电路通过安装螺丝安装在第三隔离腔内部，输出电路通过外部线槽对外设置有输出正极和输出负极。

进一步的，输入电路包括输入滤波电路和主控电路，其中：输入滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容和第二电容，第一电感连接在输入正极与变压器初级同名端之间，第一电容接在输入正极与输入负极之间，输入负极与变压器初级同名端之依次串联有第二电感与第二电容；

主控电路用于控制功率开关电路，主控电路包括LM5020芯片电路及其外围电路，LM5020芯片包括OUT引脚和COMP引脚，OUT引脚通过第六电阻连接第二MOS管的栅极，OUT引脚连接第四二极管的负极，第四二极管的正极通过第七电阻连接输入负极；COMP引脚连接光电耦合器的集电极，光电耦合器的发射极连接输入负极。

进一步的，输入电路还包括线性稳压电路，其中：

线性稳压电路包括三极管和第六二极管，输入正极通过第八电阻连接三极管的集电极，第八电阻上并联有第九电阻，三极管的集电极和基极之间连接有第十电阻，三极管的基极连接第六二极管的负极，第六二极管的正极连接输入负极，三极管的发射极连接整流电路的电源，整流电路的电源与输入负极之间连接有第八电容。

进一步的，变压器电路包括变压器和功率开关电路，其中：

功率开关电路包括光电耦合器，输出正极通过第一电阻连接光电耦合器输入端正极，输出正极依次通过第二电阻和第三电阻接地，光电耦合器输入端负极连接第一二极管负极，第一二极管正极接地，第一二极管负极与第一二极管正极之间依次串联有第七电容和第三电阻；

功率开关电路还包括第四电阻、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第二二极管的正极和负极分别连接第一MOS管栅极和变压器次级异名端，第四电阻与第二二极管并联，第三二极管的正极和负极分别连接第四二极管的正极和第二二极管的正极，第四二极管的负极接地；

功率开关电路还包括第二MOS管，第二MOS管的源极连接变压器初级异名端，第二MOS管的漏极通过第五电阻接地。

进一步的，输出电路包括输出滤波电路，其中：输出滤波电路包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第三电感和第一MOS 管，变压器次级异名端通过第三电感连接输出正极，变压器次级同名端连接第一MOS管的漏极，第一MOS管的源极连接输出负极，第三电容和第四电容均连接在变压器次级异名端与输出负极之间，第五电容和第六电容均连接在输出正极与输出负极之间，输出负极接地。

进一步的，壳盖和壳体为长方体结构、壳盖和壳体之间通过多个螺丝连接。

本实用新型的一种反激式宽范围输入同步整流装置具有以下有益效果：

(1)将壳体内部分割成多个独立空腔，各个空腔之间通过走线槽连通，将封装完成的电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，整流电路之间可以通过软线连接，不同单元之间利用隔档进行隔离，上述安装方式提高了封装效率和屏蔽效果，达到降低整体输出电压纹波的效果。

(2)在同步整流电路中通过设置线性稳压电路和输入滤波电路，减少了电源模块的工作噪声，稳定了输入端电压并提高了工作电压范围。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的内部空间布局示意图；

图3为本实用新型的内部布线示意图；

图4为本实用新型的整流电路连接示意图；

图5为本实用新型线性稳压电路连接示意图。

图中，1-壳盖、2-壳体、201-第一隔离腔、202-第二隔离腔、203- 第三隔离腔、204-内部线槽、205-外部线槽、206-电路安装孔、207-盖体安装孔、3-安装螺丝、4-整流电路、401-输入电路、402-变压器电路、 403-输出电路、5-总线、501-输入正极、502-输入负极、503-输出正极、 504-输出负极。

具体实施方式

根据附图所示，对本实用新型进行进一步说明：

如图1至图3所示，一种反激式宽范围输入同步整流装置，包括可拆卸连接的壳盖1和壳体2以及壳体2内部设置的整流电路4。

具体的，壳体2的上表面由铣刀铣出三个独立的隔离腔：即第一隔离腔201、第二隔离腔202和第三隔离腔203，隔离腔之间开设有内部线槽204，第一隔离腔201和第三隔离腔203的侧面均开设有外部线槽205；

如图2所示，本实施中，壳盖1和壳体2可以为铝基板，隔离腔是通过铣床加工而成，隔离腔的底部设置有电路安装孔206，壳体2的边缘设置有盖体安装孔207，壳盖1和壳体2之间通过多个螺丝3连接，从图中可以看出电路板上也设置有安装孔，目的是为简化安装，使用螺丝3可以将壳盖1和壳体2以及PCB板统一固定。从图中可以看出壳盖1和壳体2为长方体结构，这种长方体结构可以布置在狭长空间内。

如图3所示，整流电路4包括相互电连接的输入电路401、变压器电路402和输出电路403，输入电路401通过安装螺丝3安装在第一隔离腔201内部，输入电路401通过外部线槽205对外设置有输入正极 501和输入负极502，变压器电路402通过安装螺丝3安装在第二隔离腔202内部，输出电路403通过安装螺丝3安装在第三隔离腔203内部，输出电路403通过外部线槽205对外设置有输出正极503和输出负极504。

具体的，输入电路401、变压器电路402和输出电路403可以先经过封装后，再安装进隔离腔，输入电路401、变压器电路402和输出电路403之间可以通过软线连接。同时，也可以先将输入电路401、变压器电路402和输出电路403安装进隔离仓，软线连接好后，再进行整体灌封。

需要说明的是，外部线槽205和内部线槽204在布线后需要填充橡胶圈或发泡剂等进行密封。

本实施例中，输入电路401包括输入滤波电路、主控电路和线性稳压电路，输入电路401还包括线性稳压电路，变压器电路402包括变压器和功率开关电路，其中，外部输入端依次通过输入滤波电路、功率开关电路和输出滤波电路连接外部负载端，外部输入端通过线性稳压电路与主控电路连接，主控电路分别连接功率开关电路和输出滤波电路。

其中，如图4和图5所示，输入滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容和第二电容，第一电感连接在输入正极501与变压器初级同名端之间，第一电容接在输入正极501与输入负极502之间，输入负极502与变压器初级同名端之依次串联有第二电感与第二电容，

具体的，通过设置的输入滤波电路能够滤除外部输入的杂散信号，稳定了输入的电压，提高了后续电路工作的稳定性。

主控电路用于控制功率开关电路，主控电路包括LM5020芯片电路及其外围电路，LM5020芯片包括OUT引脚和COMP引脚，OUT引脚通过第六电阻连接第二MOS管的栅极，OUT引脚连接第四二极管的负极，第四二极管的正极通过第七电阻连接输入负极502；COMP引脚连接光电耦合器的集电极，光电耦合器的发射极连接输入负极502。

线性稳压电路包括三极管和第六二极管，输入正极501通过第八电阻连接三极管的集电极，第八电阻上并联有第九电阻，三极管的集电极和基极之间连接有第十电阻，三极管的基极连接第六二极管的负极，第六二极管的正极连接输入负极502，三极管的发射极连接整流电路的电源，整流电路的电源与输入负极502之间连接有第八电容。

需要说明的是，外部输入的直流电在配合该线性稳压电路中的电阻，三极管及稳压管将变为稳定的供电路可以稳定工作的电压，此外部输入电压的范围要远大于芯片本身的供电电压，这样就有效的保证了电源模块在较宽的范围内输入电压的情况下电源模块均可以正常工作，提高了输入电压的范围，使用效果良好，广泛应用在电源模块中。

变压器电路402包括变压器和功率开关电路，其中：功率开关电路包括光电耦合器，输出正极503通过第一电阻连接光电耦合器输入端正极，输出正极503依次通过第二电阻和第三电阻接地，光电耦合器输入端负极连接第一二极管负极，第一二极管正极接地，第一二极管负极与第一二极管正极之间依次串联有第七电容和第三电阻。

功率开关电路还包括第四电阻、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第二二极管的正极和负极分别连接第一MOS管栅极和变压器次级异名端，第四电阻与第二二极管并联，第三二极管的正极和负极分别连接第四二极管的正极和第二二极管的正极，第四二极管的负极接地；功率开关电路还包括第二MOS管，第二MOS管的源极连接变压器初级异名端，第二MOS管的漏极通过第五电阻接地。

具体的，光电耦合器选用TLP280芯片，第一二极管选用TL432 型二极管，第二二极管和第五二极管选用N4148型二极管，第三二极管和第四二极管选用MM3Z15型二极管，第一MOS管和第二MOS管均选用FDMC86160型MOS管，三极管T选用BCX56型三极管。

输出电路403包括输出滤波电路，其中：输出滤波电路包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第三电感和第一MOS管，变压器次级异名端通过第三电感连接输出正极503，变压器次级同名端连接第一MOS管的漏极，第一MOS管的源极连接输出负极504，第三电容和第四电容均连接在变压器次级异名端与输出负极504之间，第五电容和第六电容均连接在输出正极503与输出负极504之间，输出负极504接地。

本实施中，第二MOS管主要是控制变压器T次级绕的通断，改变变压器T中存储的能量，变压器T主要是完成电能由初级向次级的传输，次级的第一MOS管完成整流功能；输出滤波电路主要是保证电源输出电压的稳定性、减小输出电压中的纹波，由电容和电感组成。主控电路主要是完成对MOS管Q的开关控制，同时对电路进行短路等保护，其主要由LM5020芯片及一些外围电路组成。

本实用新型使用屏蔽壳分装整流电路，屏蔽壳内部分割成三个独立空腔，将封装完成的整流电路放入不同的空腔中即可实现屏蔽，减小电路整体输出电压纹波和工作噪声，可以广泛应用于航空、航天、通信、导弹、雷达等领域。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，包括可拆卸连接的壳盖(1)和壳体(2)、以及壳体(2)内部设置的整流电路(4)，其中：

所述壳体(2)的上表面由铣刀铣出三个独立的隔离腔：即第一隔离腔(201)、第二隔离腔(202)和第三隔离腔(203)，隔离腔之间开设有内部线槽(204)，第一隔离腔(201)和第三隔离腔(203)的侧面均开设有外部线槽(205)，隔离腔的底部设置有电路安装孔(206)，壳体(2)的边缘设置有盖体安装孔(207)；

所述整流电路(4)包括相互电连接的输入电路(401)、变压器电路(402)和输出电路(403)，所述输入电路(401)通过安装螺丝(3)安装在第一隔离腔(201)内部，输入电路(401)通过外部线槽(205)对外设置有输入正极(501)和输入负极(502)，所述变压器电路(402)通过安装螺丝(3)安装在第二隔离腔(202)内部，所述输出电路(403)通过安装螺丝(3)安装在第三隔离腔(203)内部，输出电路(403)通过外部线槽(205)对外设置有输出正极(503)和输出负极(504)。

2.根据权利要求1所述的反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，所述输入电路(401)包括输入滤波电路和主控电路，其中：

所述输入滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容和第二电容，所述第一电感连接在输入正极(501)与变压器初级同名端之间，所述第一电容接在输入正极(501)与输入负极(502)之间，输入负极(502)与变压器初级同名端之依次串联有所述第二电感与所述第二电容；

所述主控电路用于控制功率开关电路，主控电路包括LM5020芯片电路及其外围电路，所述LM5020芯片包括OUT引脚和COMP引脚，所述OUT引脚通过第六电阻连接第二MOS管的栅极，所述OUT引脚连接第四二极管的负极，所述第四二极管的正极通过第七电阻连接输入负极(502)；所述COMP引脚连接光电耦合器的集电极，光电耦合器的发射极连接所述输入负极(502)。

3.根据权利要求2所述的反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，所述输入电路(401)还包括线性稳压电路，其中：

所述线性稳压电路包括三极管和第六二极管，所述输入正极(501)通过第八电阻连接所述三极管的集电极，所述第八电阻上并联有第九电阻，所述三极管的集电极和基极之间连接有第十电阻，所述三极管的基极连接第六二极管的负极，所述第六二极管的正极连接输入负极(502)，所述三极管的发射极连接整流电路的电源，整流电路的电源与输入负极(502)之间连接有第八电容。

4.根据权利要求1所述的反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，所述变压器电路(402)包括变压器和功率开关电路，其中：

所述功率开关电路包括光电耦合器，所述输出正极(503)通过第一电阻连接所述光电耦合器输入端正极，输出正极(503)依次通过第二电阻和第三电阻接地，所述光电耦合器输入端负极连接第一二极管负极，所述第一二极管正极接地，所述第一二极管负极与第一二极管正极之间依次串联有第七电容和第三电阻；

所述功率开关电路还包括第四电阻、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第二二极管的正极和负极分别连接第一MOS管栅极和变压器次级异名端，所述第四电阻与所述第二二极管并联，所述第三二极管的正极和负极分别连接所述第四二极管的正极和第二二极管的正极，所述第四二极管的负极接地；

所述功率开关电路还包括第二MOS管，所述第二MOS管的源极连接变压器初级异名端，第二MOS管的漏极通过第五电阻接地。

5.根据权利要求1所述的反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，所述输出电路(403)包括输出滤波电路，其中：

所述输出滤波电路包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第三电感和第一MOS管，变压器次级异名端通过第三电感连接输出正极(503)，变压器次级同名端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一MOS管的源极连接输出负极(504)，所述第三电容和第四电容均连接在变压器次级异名端与输出负极(504)之间，所述第五电容和第六电容均连接在输出正极(503)与输出负极(504)之间，所述输出负极(504)接地。

6.根据权利要求1所述的反激式宽范围输入同步整流装置，其特征在于，所述壳盖(1)和壳体(2)为长方体结构、壳盖(1)和壳体(2)之间通过多个螺丝(3)连接。