CN210041661U - 一种大功率同步整流高频开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率同步整流高频开关电源，包括机箱、第一导电母排、第二导电母排、变压器、主控制电路、三相输入整流堆、整流桥模块电路板、斩波模块和第二整流模块，第一导电母排位于第二导电母排的上方，且第一导电母排和第二导电母排平行且错开地插装在机箱内，导电双孔母排的一端与主控制电路连接，导电双孔母排的另一端伸出机箱外，多个变压器沿第一导电母排的延伸方向固设于第一导电母排的下方，第二整流模块设于第一导电母排和变压器上，斩波模块、三相输入整流堆和整流桥模块电路板设于第二导电母排上。本实用新型提供的开关电源的各部件的布置简单、合理，结构节凑，且便于安装、拆卸和维护，散热效果好。

Description

一种大功率同步整流高频开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源装置技术领域，特别是涉及一种大功率同步整流高频开关电源。

背景技术

目前，随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。由于高频开关电源比传统的工频直流电源具有体积小、重量轻及效率高等优点在大电流的电解、电化学等场合得到了广泛的应用。

目前，公知的高频开关电源高频变压器装配结构由变压器、电路模块、变压器后及整流部分的肖特基管或整流二极管等构成。这种结构的不足为：器件布置分散，不便于安装、拆卸；采用肖特基管或整流二极管整流损耗较大；各器件之间易互相干扰，散热效果差。

为了解决上述问题，申请号为201220248264.5的一种大功率同步整流高频开关电源装配结构公开了一种大功率同步整流高频开关电源装配结构，包括机箱、导电双孔母排、变压器、电路板及控制触发电路，所述的导电双孔母排、变压器、电路板及控制触发电路安装在机箱内部，所述的传感器及电抗器分别套在导电双孔母排上，且导电双孔母排平行插装在机箱内，其一端与控制触发电路连接，另一端引出机箱外；在平行布置的导电双孔母排中间固定布置若干个变压器，同时设置有电路板固定在其表面上。

该大功率同步整流高频开关电源装配结构采用了同步整流方式，用电力场效应晶体管取代肖特基管或整流二极管，降低了的损耗，提高了效率；同时采用集成化和模块化设计，便于安装、拆卸和维护，解决了部件固定和冷却问题，导电双孔母排平行布置及设置的屏蔽铁盒有效使各部件工作独立，降低了电磁场对线路和器件的干扰。

然而，上述的大功率同步整流高频开关电源装配结构至少存在以下的缺陷：1）两个导电双孔母排平行设置，变压器设置在两个导电双孔母排之间，因此降低了变压器的散热效果；2）上述开关电源的变压器布置在两个导电双孔母排之间，且其他部件各有部分布置在两个导电双孔母排上，即形成了整体夹层结构，须知开关电源需要检修的频次较高，在进行检修时由于夹层结构拆卸较为繁琐，因而不便于检修工作的进行以及组装活动的进行。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型公开了一种大功率同步整流高频开关电源。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例公开了一种大功率同步整流高频开关电源，包括机箱、第一导电母排、第二导电母排、变压器、主控制电路、三相输入整流堆、整流桥模块电路板、斩波模块和第二整流模块，所述第一导电母排位于第二导电母排的上方，且所述第一导电母排和第二导电母排平行且错开地插装在所述机箱内，所述第一导电母排和第二导电母排的一端与主控制电路连接，所述第一导电母排和第二导电母排的另一端伸出所述机箱外，多个所述变压器沿所述第一导电母排的延伸方向固设于所述第一导电母排的下方，所述第二整流模块设于所述第一导电母排和变压器上，所述斩波模块、三相输入整流堆和整流桥模块电路板设于所述第二导电母排上；

所述三相输入整流堆的输入端与电网连接，输出端输出直流电；

所述整流桥模块电路板的输入端与所述三相输入整流堆的输出端电连接，输出端输出平滑的直流电；

所述斩波模块输入端与所述整流桥模块电路板的输出端直接或间接电连接，输出端输出高频交流电；

所述变压器的输入端与所述斩波模块的输出端电连接，所述变压器的输出端输出变压后的交流电；

所述第二整流模块的输入端与所述变压器的输出端电连接，所述第二整流模块的输出端输出直流电；

所述第一导电母排与所述第二整流模块的输出端电连接。

作为本实用新型的优选方案之一，所述斩波模块包括绝缘栅双极型晶体管和IGBT驱动板，所述绝缘栅双极型晶体管与所述IGBT驱动板信号连接；

所述第二整流模块包括MOS管和MOS管驱动板，所述MOS管和MOS管驱动板信号连接；

所述IGBT驱动板与MOS管驱动板信号连接。

作为本实用新型的优选方案之一，所述绝缘栅双极型晶体管固设于所述第二导电母排的上方，所述IGBT驱动板固设于所述绝缘栅双极型晶体管上。

作为本实用新型的优选方案之一，所述第一导电母排包括平板本体以及设置于所述平板本体上方的沿所述平板本体延伸方向设置的U型槽，所述MOS管驱动板固设于所述U型槽的顶端面上；

所述U型槽的侧壁上固设于多个MOS管，每个所述MOS管的侧壁与对应的所述变压器的侧壁之间通过一导电排连接，所述MOS管同步整流后通过第一导电母排输出。

作为本实用新型的优选方案之一，所述三相输入整流堆固设于所述第二导电母排上，所述整流桥模块电路板设所述三相输入整流堆的上方。

作为本实用新型的优选方案之一，该大功率同步整流高频开关电源还包括连接铝板，所述连接铝板设置于所述机箱内的底端面上，所述变压器的底端部固设于所述连接铝板的上方，所述第二导电母排也固设于所述连接铝板上。

作为本实用新型的优选方案之一，该大功率同步整流高频开关电源还包括传感器和电抗器，所述传感器和电抗器分别套设于所述第一导电母排和第二导电母排上。

作为本实用新型的优选方案之一，该大功率同步整流高频开关电源还包括滤波电容和初级电感，所述滤波电容和初级电感分别与所述变压器电连接，且三者形成LLC电路。

作为本实用新型的优选方案之一，所述主控制电路安装于所述机箱一端的屏蔽盒内，所述滤波电容固设于所述屏蔽盒的内侧壁上，且所述滤波电容位于所述机箱内。

作为本实用新型的优选方案之一，所述初级电感固设于所述第二导电母排上。

作为本实用新型的优选方案之一，所述MOS管的栅极和源极之间采用二氧化硅绝缘层隔离。

作为本实用新型的优选方案之一，变压器采用铝壳散热式变压器。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

1）本实用新型提供的开关电源的各部件的布置简单合理，结构节凑。

2）本实用新型采用了同步整流方式，用MOS管取代了肖特基管或整流二极管，降低了损耗，提高了效率；各部件集成化和模块化，便于安装、拆卸和维护；尤其是第一导电母排和第二导电母排上下平行且错开设置，并且其他部件各有部分安装于第一导电母排和第二导电母排，如此这种错位结构更加有利于安装、拆卸和维护，且解决了部件的固定。

3）第一导电母排和第二导电母排上下平行且错开设置，其他部件各有部分安装于第一导电母排和第二导电母排，可以增大散热面积，因而散热效果好。

4）变压器设置在连接铝板和第一导电母排之间，变压器采用铝壳散热式变压器，变压器自身和第一导电母排共同为变压器和其他部件散热，减少了导电母排的使用，避免了冷却回路复杂而不利于组装和维修。

5）本实用新型包括两个整流模块（整流桥模块电路板和第二整流模块）和一个斩波模块，整流桥模块电路板能够将电网交流电首先整流为直流电，然后通过斩波模块将直流电转变为高频交流电，高频交流电变压所需变压器体积较小，缩小了开关电源的整体体积，最后通过第二整流模块对经变压器变压的交流电进行整流输出。

6）本实用新型提供的高频同步整流开关电源，IGBT驱动板与MOS管驱动板信号连接，实现斩波模块与第二整流模块同步驱动。

7）本实用新型将主控制电路板设置于屏蔽盒内，既能防灰尘，也能防止电磁干扰。

8）滤波电容、初级电感和变压器形成LLC电路，LLC电路能在输入电压和负载大范围变化的情况下调节输出，同时开关频率变化相对较小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的一种大功率同步整流高频开关电源的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种大功率同步整流高频开关电源的局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种大功率同步整流高频开关电源的工作原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

参见图1-2所示，本实用新型实施例公开了一种大功率同步整流高频开关电源，包括导电排1、机箱2、主控制电路3、滤波电容4、初级电感5、斩波模块（IGBT驱动板6、绝缘栅双极型晶体管7）、整流桥模块电路板8（简称极板）、三相输入整流堆9、连接铝板10、电抗器11、变压器12、第一导电母排13、电流传感器14、第二整流模块（MOS管驱动板15、MOS管16）和第二导电母排17，其中，绝缘栅双极型晶体管7与IGBT驱动板6信号连接，MOS管16和MOS管驱动板15信号连接,IGBT驱动板6与MOS管驱动板15信号连接，并且IGBT驱动板6与MOS管驱动板15分别与主控制电路3电连接；

第一导电母排13位于第二导电母排17的上方，且第一导电母排13和第二导电母排17平行且错开地插装在机箱2内，第一导电母排13和第二导电母排17的一端与主控制电路3连接，第一导电母排13和第二导电母排17的另一端伸出机箱2外，多个变压器12沿第一导电母排13的延伸方向固设于第一导电母排13的下方，第二整流模块设于第一导电母排13和变压器12上，斩波模块、三相输入整流堆9和整流桥模块电路板8设于第二导电母排17上；

三相输入整流堆9的输入端与电网连接，输出端输出直流电；

整流桥模块电路板8的输入端与三相输入整流堆9的输出端电连接，输出端输出平滑的直流电；

斩波模块输入端与整流桥模块电路板8的输出端直接或间接电连接，输出端输出高频交流电，具体是指斩波模块的绝缘栅双极型晶体管7与整流桥模块电路板8的输出端直接或间接电连接；

变压器12的输入端与斩波模块的输出端电连接，变压器12的输出端输出变压后的交流电，具体是指变压器12的输入端与斩波模块的绝缘栅双极型晶体管7的输出端电连接；

第二整流模块的输入端与变压器12的输出端电连接，第二整流模块的输出端输出直流电，具体是指第二整流模块的MOS管16的输入端与变压器12的输出端电连接；

第一导电母排13与第二整流模块的输出端电连接，具体是指第一导电母排13与第二整流模块的MOS管16的输出端电连接。

其中，绝缘栅双极型晶体管7固设于第二导电母排17的上方，IGBT驱动板6固设于绝缘栅双极型晶体管7上。

第一导电母排13包括平板本体131以及设置于平板本体131上方的沿平板本体131延伸方向设置的U型槽132，MOS管驱动板15固设于U型槽132的顶端面上；U型槽132的侧壁上固设于多个MOS管16，每个MOS管16的侧壁与对应的变压器12的侧壁之间通过一导电排1连接，MOS管16同步整流后通过第一导电母排13输出。

三相输入整流堆9固设于第二导电母排17上，整流桥模块电路板8设三相输入整流堆9的上方。

连接铝板10设置于机箱2内的底端面上，变压器12的底端部固设于连接铝板10的上方，第二导电母排17也固设于连接铝板10上。

电流传感器14和电抗器11分别套设于第一导电母排13和第二导电母排17上，电流传感器14检测输出电流并反馈至主控制电路板3。电抗器11可以使得输出的电流的纹波系数变小，输出的电流更加平滑。

滤波电容4和初级电感5分别与变压器12电连接，且三者形成LLC电路，初级电感5固设于第二导电母排17上，且初级电感5位于绝缘栅双极型晶体管7和IGBT驱动板6的旁侧而远离三相输入整流堆9和整流桥模块电路板8。

主控制电路安装于机箱2一端的屏蔽盒内，滤波电容4固设于屏蔽盒的内侧壁上，且滤波电容4位于机箱2内。

MOS管16的栅极和源极之间采用二氧化硅绝缘层隔离，变压器12采用铝壳散热式变压器12。

如图3所示，本实用新型提供的大功率同步整流高频开关电源的工作原理如下：

电网的380V交流电通过三相输入整流堆9得到直流电源；直流电源通过整流桥模块电路板8进行整流得到平滑的直流电源；通过过斩波模块将整流后的直流电斩波为高频交流电；通过变压器12进行变压；最后通过第二整流模块再次整流为直流电，通过第一导电母排13和第二导电母排17输出；其中，斩波模块将整流后的直流电斩波为高频交流电的过程中，斩波模块的IGBT驱动板6向第二整流模块的MOS管驱动板15发送信号，第二整流模块根据MOS管驱动板15的信号对变压后的交流电进行整流，实现斩波模块的斩波与第二整流模块的整流同步。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：包括机箱、第一导电母排、第二导电母排、变压器、主控制电路、三相输入整流堆、整流桥模块电路板、斩波模块和第二整流模块，所述第一导电母排位于第二导电母排的上方，且所述第一导电母排和第二导电母排平行且错开地插装在所述机箱内，所述第一导电母排和第二导电母排的一端与主控制电路连接，所述第一导电母排和第二导电母排的另一端伸出所述机箱外，多个所述变压器沿所述第一导电母排的延伸方向固设于所述第一导电母排的下方，所述第二整流模块设于所述第一导电母排和变压器上，所述斩波模块、三相输入整流堆和整流桥模块电路板设于所述第二导电母排上；

所述三相输入整流堆的输入端与电网连接，输出端输出直流电；

所述整流桥模块电路板的输入端与所述三相输入整流堆的输出端电连接，输出端输出平滑的直流电；

所述斩波模块输入端与所述整流桥模块电路板的输出端直接或间接电连接，输出端输出高频交流电；

所述变压器的输入端与所述斩波模块的输出端电连接，所述变压器的输出端输出变压后的交流电；

所述第二整流模块的输入端与所述变压器的输出端电连接，所述第二整流模块的输出端输出直流电；

所述第一导电母排与所述第二整流模块的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：所述斩波模块包括绝缘栅双极型晶体管和IGBT驱动板，所述绝缘栅双极型晶体管与所述IGBT驱动板信号连接；

所述第二整流模块包括MOS管和MOS管驱动板，所述MOS管和MOS管驱动板信号连接；

所述IGBT驱动板与MOS管驱动板信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：所述绝缘栅双极型晶体管固设于所述第二导电母排的上方，所述IGBT驱动板固设于所述绝缘栅双极型晶体管上。

4.根据权利要求2所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：所述第一导电母排包括平板本体以及设置于所述平板本体上方的沿所述平板本体延伸方向设置的U型槽，所述MOS管驱动板固设于所述U型槽的顶端面上；

所述U型槽的侧壁上固设于多个MOS管，每个所述MOS管的侧壁与对应的所述变压器的侧壁之间通过一导电排连接，所述MOS管同步整流后通过第一导电母排输出。

5.根据权利要求1所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：所述三相输入整流堆固设于所述第二导电母排上，所述整流桥模块电路板设所述三相输入整流堆的上方。

6.根据权利要求1所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：该大功率同步整流高频开关电源还包括连接铝板，所述连接铝板设置于所述机箱内的底端面上，所述变压器的底端部固设于所述连接铝板的上方，所述第二导电母排也固设于所述连接铝板上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：该大功率同步整流高频开关电源还包括传感器和电抗器，所述传感器和电抗器分别套设于所述第一导电母排和第二导电母排上；和/或，变压器采用铝壳散热式变压器。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：该大功率同步整流高频开关电源还包括滤波电容和初级电感，所述滤波电容和初级电感分别与所述变压器电连接，且三者形成LLC电路。

9.根据权利要求8所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：所述主控制电路安装于所述机箱一端的屏蔽盒内，所述滤波电容固设于所述屏蔽盒的内侧壁上，且所述滤波电容位于所述机箱内；和/或，所述初级电感固设于所述第二导电母排上。

10.根据权利要求3所述的一种大功率同步整流高频开关电源，其特征在于：所述MOS管的栅极和源极之间采用二氧化硅绝缘层隔离。

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