CN211321220U - 电源直流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源直流装置、输出电压控制方法，其包括DC电源；DC电源包括输入滤波单元、PWM供电单元、软开关谐振单元、电源功率变换单元、电压整流滤波单元、可调电压输出单元、PWM供电单元、电源PWM控制器、电源隔离反馈单元、分压电阻单元、以及外部调整单元；输入滤波单元，包括输入共模电感L2、L3，输入电容C16‑C18，TVS管D3，输入差模电感L5，输入电容C31‑33；其中，输入共模电感L2、输入电容C16‑C17组成输入一级滤波组件；输入共模电感L3，输入电容C18组成输入二级滤波组件；本实用新型设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

电源直流装置

技术领域

本发明涉及电源直流装置。

背景技术

随着科学技术的发展，DC/电源直流装置已广泛应用于计算机、航空航天、仪器仪表和家用电器等领域。随着需求量的日益增加，人们对DC/DC电源的要求越来越高，包括体积、重量、效率、可靠性及多用性。输出可调DC/DC电源的出现，让电源的多用性有了较大的提升。目前市面上的可调DC/DC电源输出电压可调率均在10％左右，输出电压可调的范围较窄，能够应用的场合受到了很大的局限性和制约性，同时其源效应和负载效应均在1.0％左右，稳定性较差。输出可调DC/电源直流装置是在稳压开关电源的基础上将电压展宽，从而实现输出电压可调的一种电源。目前市场上的输出可调DC/DC电源一般是采用改变取样电路的分压电阻比例来实现输出电压的调节。其缺点是可调电压的范围较窄、输出电压不稳定。本发明方法采用了反激软开关谐振的电路拓扑结构，将输出可调DC/DC 电源的可调范围大幅度提升，同时保证了输出电压的稳定。

现在国内外生产厂家生产的弧形整流模块多采用塑封外壳封装，且需要单独加装散热器，在其耐温度循环性能不能满足用户及标准的要求，且存在高温及超温下材料膨胀问题。本发明设计是国内首款弧形金属封装整流模块，全新的弧形金属外壳，自带散热齿，灌封工艺，加装固定盖板，此种外形体积小，散热好, 重量轻，安装拆卸方便。此种外形体积小，散热好,重量轻，使用温度范围广，可达-55℃～125℃，安装拆卸方便。

现在国内外生产厂家生产的IGBT-H桥电路多为塑封，体积大，尺寸约为 107mm×62mm×31mm；底板选用紫铜，热涨系数大，不利于温度变化剧烈的应用环境。本发明设计电流为70A的IGBT-H桥电路，金属全密封结构，体积小，尺寸约为63mm×57mm×11mm；底板选用钼铜，热胀系数小，可以应用于温度变化剧烈的环境。广泛应用于有源逆变系统，可方便地控制交流电机、加热器等负载。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种电源直流装置、输出电压控制方法。本发明方法的DC/DC电源输出电压可调的范围为36V-72V，可调率为 100％；源效应和负载效应均在0.1％以下，输出电压稳定。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种电源直流装置，包括DC电源；DC电源包括输入滤波单元、PWM供电单元、软开关谐振单元、电源功率变换单元、电压整流滤波单元、可调电压输出单元、PWM供电单元、电源PWM控制器、电源隔离反馈单元、分压电阻单元、以及外部调整单元；

输入滤波单元，包括输入共模电感L2、L3，输入电容C16-C18，TVS管D3，输入差模电感L5，输入电容C31-33；

其中，输入共模电感L2、输入电容C16-C17组成输入一级滤波组件；输入共模电感L3，输入电容C18组成输入二级滤波组件；输入差模电感L5，输入电容C31-33组成输入三级滤波组件；

TVS管D3，用于抑制浪涌，直流输入信号Vm一路通过TVS管D3接地，另一路依次经过一级滤波组件、输入二级滤波组件、以及输入三级滤波组件后滤波输入；

电源功率变换单元包括变压器TIC；

PWM供电单元，包括限流电阻R6，三极管Q2，二极管D5、D7，稳压管D6，外接电源Vcc；

PWM供电单元包括三极管Q2；经滤波的直流输入信号Vm接三极管Q2的集电极，直流输入信号Vm通过限流电阻R6接三极管Q2的基极；

电源PWM控制器包括控制方波信号的控制芯片IC2、以及放大集成电路IC1；

三极管Q2的发射极经过二极管D7接控制芯片IC2的引脚VIN与引脚Vcc；外接电源VCC通过二极管D5接控制芯片IC2的引脚VIN与引脚Vcc；

控制芯片IC2的引脚out与放大集成电路IC1的引脚INA电连接，放大集成电路IC1的引脚outa与outb电连接有电源控制模块；

软开关谐振单元包括并联且结构相同的第一软开关谐振模块与第二软开关谐振模块；

第一软开关谐振模块包括驱动电阻R13，电容C34，放电电阻R14，软开关 MOS管Q3；

放大集成电路IC1的引脚outa与outb输出的电信号，通过并联的驱动电阻 R13与电容C34后，一输出通过放电电阻R14接软开关MOS管Q3的S极，另一输出接MOS管Q3的G极，MOS管Q3的D极与经滤波的直流输入信号Vm接变压器TIC的主级线圈；

第一软开关谐振模块的软开关MOS管Q3与第二软开关谐振模块的软开关 MOS管Q5的S极接互感器T2的主线圈；互感器T2的次线圈接电源功率变换单元；互感器T2的主线圈另一端接地；

电源功率变换单元，包括并联限压电阻R28-29、限流电阻R27、安全电阻 R30、二极管D9；

安全电阻R30接在互感器T2的主线圈两端，互感器T2的主线圈一端经过二极管D9分两路，一路通过并联限压电阻R28-29接地，另一路通过限流电阻R27 接控制芯片IC2的引脚CS端；

IC2输出方波，当检测电路反馈的电路值大于控制芯片IC2设定阈值，软开关谐振单元的MOS管中断保护，否则导通，变压器TIC主线圈储能，并转到变压器TIC次线圈；变压器TIC次级线圈产生电流；

电压整流滤波单元，包括至少两组的并联整流滤波模块、以及二段整理滤波模块；并联整流滤波模块包括并联整流二极管D1、并联滤波电容C5-C8、以及并联滤波共模电感L1；二段整理滤波模块包括并联的二极管C13、C14；在并联整流二极管D1两端并联有串联的吸收电容C1与吸收电阻R1；

并联整流滤波模块输出电路合并后经过二段整理滤波模块输出可调电压输出单元信号Vo；采用先并联后串联的结构，降低了电压，不易烧坏反馈光耦；

分压电阻的电路包括作为基准电压确保电压稳压的集成电路IC3，集成电路IC3一引脚通过并联的基准电容C49与基准电阻R25接地，集成电路IC3该引脚通过电阻R8接外可调电压输出单元信号Vo，集成电路IC3该引脚接三极管 Q4的集电极，三极管Q4的基极通过电阻R10接可调电压输出单元信号Vo，三极管Q4的发射极通过电阻R9接可调电压输出单元信号Vo；在三极管Q4的基极与集电极间连接有电容C39；通过电阻R9-10、电容C39与三极管Q4控制输出功率负荷，避免将输入电压下拉而无法启动电路；

外部调整单元，接在Trim端与电压输出单元信号Vo之间的外界调整电阻； Trim端通过电阻R21接入三极管Q4的集电极；

电源隔离反馈单元，包括反馈光耦U1、隔离三极管Q1、

反馈光耦U1的发光器通过限流电阻接隔离三极管Q1的发射极，隔离三极管 Q1的基极通过稳压器D4接地，并联整流滤波模块的并联滤波共模电感L1输出端分别通过电阻R5接隔离三极管Q1的基极、电阻R4接隔离三极管Q1的集电极；反馈光耦U1的受光器反馈端通过串接的电容C37与电阻R19接地；反馈光耦U1 的受光器反馈端与控制芯片IC2的反馈引脚COMP电连接，从而调整控制芯片IC2 的占空比。

一种DC电源控制方法，包括以下步骤；

步骤一，首先，可变直流电压Vm输入，输入滤波单元进行两次共模滤波；然后，经过一次差模滤波；

步骤二，首先，滤波后的可变直流电压Vm分别给电源功率变换单元主线圈与PWM供电单元；然后，PWM供电单元给电源PWM控制器供电；

步骤三，首先，电源PWM控制器生成方波，通过软开关谐振单元控制电源功率变换单元主线圈给次级线圈通电或断电；

步骤四，首先，变换单元次级接收能量后，经过电压整流滤波单元整流滤波变为直流电压；然后，电压整流滤波单元输出电压采样信号；其次，通过电源隔离反馈单元的输出电压采样信号与恒流源电路的电压基准源比较产生误差信号，该误差信号通过光耦反馈控制PWM的输出脉冲宽度，从而起到稳压的作用。

本发明电源模块的输入是一个变化的直流电压，初级PWM控制芯片打开和关断MOS管，经过软开关谐振后，能量通过反激变压器隔离传递到次级，然后经过整流滤波变为直流电压。输出电压采样信号与电压基准源比较产生误差信号，该误差信号通过光耦反馈控制PWM的输出脉冲宽度，从而起到稳压的作用。模块的输出端连接滑动变阻器，通过调整滑动变阻器的阻值来调整分压电阻的比例，进而实现输出电压可调。通过采用软开关反激谐振线路，改变了环路的响应零极点。在宽范围内调试输出电压时仍能保持输出电压的稳定。

本发明创造的可调DC/DC电源能够大幅调高可调电压的范围，其可调率是现有电源模块的10倍，同时提高了电源模块的稳定性。

整流器设计使用全新金属弧形外壳，两个产品配对使用成一个整流模块，产品内部采用焊接工艺，金属灌封，通过设计内部绝缘板、电极形状及辅助固定螺丝，对电极进行定位固定并抑制高温下胶体变形对电极位置的影响；顶部使用绝缘盖板，抑制胶体在高温下的微膨胀及超温下的严重膨胀问题(即使用户使用过程中因超温造成本模块损坏，不会因为胶体严重膨胀对用户其他器件产生影响)。加装绝缘板对电极位置固定及胶体在高温下的微膨胀及超温下的严重膨胀问题。易于用户控制壳温；不需要单独配备散热片(高温下加配散热器可提升使用温度)；扩展了使用温度范围，为用户节省大量安装空间；通过改进结构抑制了高温下内部环氧树脂膨胀以及电极位置变动问题。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便；易于用户控制壳温；不需要单独配备散热片(高温下加配散热器可提升使用温度)；本发明结构扩展了使用温度范围，为用户节省大量安装空间；通过改进结构抑制了高温下内部环氧树脂膨胀以及电极位置变动问题。

本发明的H桥模块，在外壳底板上真空烧结氮化铝DBC基板，在氮化铝DBC 基板上真空烧结IGBT芯片和FWD芯片；氮化铝DBC基板与主电极引线之间采用真空烧结的连接桥进行电联接，氮化铝DBC基板与IGBT芯片、FWD芯片及辅助电极引线之间采用超声压焊高纯铝丝进行电联接；壳盖扣设在外壳底板上。

本发明采用金属全封装外壳，芯片采用真空烧结工艺，通过氮化铝DBC基板实现同壳体的绝缘，其耐温度循环性能和密封性、散热性能等都比较理想。本发明体积小、重量轻、大电流、抗冲击、抗振动、散热性好，能耐更高的冷热剧变。适合于在高压、高频、自然条件恶劣的环境下对直流电进行逆变；壳盖与壳体的连接采用平行缝焊工艺，使其能耐更高的温度冲击。

IGBT-H桥电路：在所述外壳底板上设置一氮化铝DBC基板，在所述氮化铝 DBC基板上设置一IGBT芯片和FWD芯片；所述氮化铝DBC基板与主电极引线之间采用真空烧结的一连接桥进行电联接，所述氮化铝DBC基板与所述IGBT芯片和FWD芯片及辅助电极引线之间采用高纯铝丝进行电联接；所述壳盖扣设在所述外壳底板上。

附图说明

图1是本发明整流器的实施例结构图。图2是本发明H桥控制器结构图。图3是本发明H桥控制器的框图。图4是本实用电源的框图示意图。图5是本发明电源的原理框图。图6是本发明电源的框图一。图7是本发明电源的框图二。图8是本发明电源的框图三。图9是本发明电源的框图四。图10是本发明电源的框图五。图11是本发明电源的框图六。图12是本本发明电源的框图七。图 13是本本发明电源的框图八。图14是本实用二极管硬件的结构示意图。图15 是本实用二极管电路的结构示意图。其中：101、二极管基体；102、二极管端脚；103、二极管插线孔；104、二极管顶丝；105、二极管定位键槽；106、二极管弹性导电环片；107、二极管定位键端；108、二极管内环槽；150、整流外壳；151、整流绝缘盖板；152、整流电极；153、整流绝缘卡板；154、整流环氧树脂；155、 H桥电路功率组件；156、H桥电路壳体。

具体实施方式

如图1-15所示，本实施例的电源直流装置，如图4-13包括DC电源；DC电源包括输入滤波单元、PWM供电单元、软开关谐振单元、电源功率变换单元、电压整流滤波单元、可调电压输出单元、PWM供电单元、电源PWM控制器、电源隔离反馈单元、分压电阻单元、以及外部调整单元；

输入滤波单元，包括输入共模电感L2、L3，输入电容C16-C18，TVS管D3，输入差模电感L5，输入电容C31-33；

其中，输入共模电感L2、输入电容C16-C17组成输入一级滤波组件；输入共模电感L3，输入电容C18组成输入二级滤波组件；输入差模电感L5，输入电容C31-33组成输入三级滤波组件；

TVS管D3，用于抑制浪涌，直流输入信号Vm一路通过TVS管D3接地，另一路依次经过一级滤波组件、输入二级滤波组件、以及输入三级滤波组件后滤波输入；

电源功率变换单元包括变压器TIC；

PWM供电单元，包括限流电阻R6，三极管Q2，二极管D5、D7，稳压管D6，外接电源Vcc；

PWM供电单元包括三极管Q2；经滤波的直流输入信号Vm接三极管Q2的集电极，直流输入信号Vm通过限流电阻R6接三极管Q2的基极；

电源PWM控制器包括控制方波信号的控制芯片IC2、以及放大集成电路IC1；

三极管Q2的发射极经过二极管D7接控制芯片IC2的引脚VIN与引脚Vcc；外接电源VCC通过二极管D5接控制芯片IC2的引脚VIN与引脚Vcc；

控制芯片IC2的引脚out与放大集成电路IC1的引脚INA电连接，放大集成电路IC1的引脚outa与outb电连接有电源控制模块；

软开关谐振单元包括并联且结构相同的第一软开关谐振模块与第二软开关谐振模块；

第一软开关谐振模块包括驱动电阻R13，电容C34，放电电阻R14，软开关MOS管Q3；

放大集成电路IC1的引脚outa与outb输出的电信号，通过并联的驱动电阻 R13与电容C34后，一输出通过放电电阻R14接软开关MOS管Q3的S极，另一输出接MOS管Q3的G极，MOS管Q3的D极与经滤波的直流输入信号Vm接变压器TIC的主级线圈；

第一软开关谐振模块的软开关MOS管Q3与第二软开关谐振模块的软开关 MOS管Q5的S极接互感器T2的主线圈；互感器T2的次线圈接电源功率变换单元；互感器T2的主线圈另一端接地；

电源功率变换单元，包括并联限压电阻R28-29、限流电阻R27、安全电阻 R30、二极管D9；

安全电阻R30接在互感器T2的主线圈两端，互感器T2的主线圈一端经过二极管D9分两路，一路通过并联限压电阻R28-29接地，另一路通过限流电阻R27 接控制芯片IC2的引脚CS端；

IC2输出方波，当检测电路反馈的电路值大于控制芯片IC2设定阈值，软开关谐振单元的MOS管中断保护，否则导通，变压器TIC主线圈储能，并转到变压器TIC次线圈；变压器TIC次级线圈产生电流；

电压整流滤波单元，包括至少两组的并联整流滤波模块、以及二段整理滤波模块；并联整流滤波模块包括并联整流二极管D1、并联滤波电容C5-C8、以及并联滤波共模电感L1；二段整理滤波模块包括并联的二极管C13、C14；在并联整流二极管D1两端并联有串联的吸收电容C1与吸收电阻R1；

并联整流滤波模块输出电路合并后经过二段整理滤波模块输出可调电压输出单元信号Vo；采用先并联后串联的结构，降低了电压，不易烧坏反馈光耦；

分压电阻的电路包括作为基准电压确保电压稳压的集成电路IC3，集成电路IC3一引脚通过并联的基准电容C49与基准电阻R25接地，集成电路IC3该引脚通过电阻R8接外可调电压输出单元信号Vo，集成电路IC3该引脚接三极管 Q4的集电极，三极管Q4的基极通过电阻R10接可调电压输出单元信号Vo，三极管Q4的发射极通过电阻R9接可调电压输出单元信号Vo；在三极管Q4的基极与集电极间连接有电容C39；通过电阻R9-10、电容C39与三极管Q4控制输出功率负荷，避免将输入电压下拉而无法启动电路；

外部调整单元，接在Trim端与电压输出单元信号Vo之间的外界调整电阻；Trim端通过电阻R21接入三极管Q4的集电极；

电源隔离反馈单元，包括反馈光耦U1、隔离三极管Q1、

反馈光耦U1的发光器通过限流电阻接隔离三极管Q1的发射极，隔离三极管 Q1的基极通过稳压器D4接地，并联整流滤波模块的并联滤波共模电感L1输出端分别通过电阻R5接隔离三极管Q1的基极、电阻R4接隔离三极管Q1的集电极；反馈光耦U1的受光器反馈端通过串接的电容C37与电阻R19接地；反馈光耦U1 的受光器反馈端与控制芯片IC2的反馈引脚COMP电连接，从而调整控制芯片IC2 的占空比。

还包括控制负载提升速度的恒流源电路，包括集成电路IC5、光耦U2与比较器IC4B；将负载信号通过集成电路IC5进行处理后，输出给比较器IC4B，比较器IC4B将输入的信号与设定阈值比较，并将比较结果输送给光耦U2；光耦U2 的受光器反馈端与控制芯片IC2的反馈引脚COMP电连接。

还包括上电延迟控制电路，其包括并联的场电容C46、C47，Mos管Q7、三极管Q6以及外接开关；

Mos管Q7的G端通过电阻R22接外接开关，并联的场电容C46、C47接在Mos 管Q7的S端与D端；Mos管Q7的S端接地，D端外接电源Vcc；三极管Q6的基极与Mos管Q7的D端电连接，三极管Q6的集电极接地，发射极接控制芯片IC2 的反馈引脚COMP。

整流二极管包括弧形的整流外壳150、设置在整流外壳150上的整流绝缘盖板151、设置在整流外壳150中的电气件、设置在整流绝缘盖板151上且与电气件电连接的整流电极152、设置在整流外壳150中且用于固定整流电极152的整流绝缘卡板153、以及设置在整流绝缘卡板153与电气件之间的整流环氧树脂 154。

外接开关为固态继电器。

电源直流装置电连接有交流电流的控制电路，其包括H桥电路壳体156、以及设置在H桥电路壳体156中的H桥电路功率组件155；H桥电路功率组件155 包括设置在H桥电路壳体156底板上的氮化铝DBC基板、设置在氮化铝DBC基板上的IGBT芯片与FWD芯片、主电极引线；

氮化铝DBC基板与主电极引线之间采用真空烧结的连接桥进行电联接，氮化铝DBC基板与IGBT芯片和FWD芯片及电极引线之间采用铝丝进行电联接；在H 桥电路壳体156上扣设壳盖。

本实施例的DC电源控制方法，包括以下步骤；

步骤一，首先，可变直流电压Vm输入，输入滤波单元进行两次共模滤波；然后，经过一次差模滤波；

步骤二，首先，滤波后的可变直流电压Vm分别给电源功率变换单元主线圈与PWM供电单元；然后，PWM供电单元给电源PWM控制器供电；

步骤三，首先，电源PWM控制器生成方波，通过软开关谐振单元控制电源功率变换单元主线圈给次级线圈通电或断电；

步骤四，首先，变换单元次级接收能量后，经过电压整流滤波单元整流滤波变为直流电压；然后，电压整流滤波单元输出电压采样信号；其次，通过电源隔离反馈单元的输出电压采样信号与恒流源电路的电压基准源比较产生误差信号，该误差信号通过光耦反馈控制PWM的输出脉冲宽度，从而起到稳压的作用。

在步骤三中，首先，电源PWM控制器高电平打开或低电平关断软开关谐振单元；然后，其中，当打开后电源功率变换单元主线圈储能，当关断后电源功率变换单元主线圈放电，经过软开关谐振后，电源功率变换单元的能量通过反激变压器隔离传递到次级。

步骤五，电源隔离反馈单元的输出端连接滑动变阻器作为外部调整单元，通过调整滑动变阻器的阻值来调整分压电阻的比例，进而实现输出电压可调；通过采用软开关反激谐振线路，改变了环路的响应零极点。

在宽范围内调试输出电压时仍能保持输出电压的稳定。

如图14-15所示，本实施例的新型二极管组件其相比于传统二极管结构，性能更佳，包括二极管基体101、三个设置在二极管基体101侧部的二极管端脚102 分别用于接入输出与接地、竖直设置在二极管端脚102上且用于插入导线的二极管插线孔103、横向设置在二极管插线孔103侧部的二极管顶丝104、设置在二极管插线孔103中的二极管弹性导电环片106、设置在二极管弹性导电环片106 两端的二极管定位键端107、二极管定位键槽105、设置在二极管插线孔103内侧壁上且用于放置对应二极管定位键端107的二极管定位键槽105。通过键槽结构实现快速定位安装，利用金属片具有弹性的原理，相比于传统仅仅通过顶丝压接导线方案，不损伤导线，摩擦力大，接触面积大，安装方便。

二极管基体101采用金属管壳体全密封结构，功率组件烧结在二极管基体101的金属管壳上，二极管基体101的控制部分通过PCB板固定在功率组件上方。

二极管弹性导电环片106为椭圆设置，二极管顶丝104位于二极管定位键槽105的对称中心线上，外接导线安装在二极管弹性导电环片106中心通孔中，二极管定位键端107到二极管弹性导电环片106中心点距离长于二极管顶丝104 到二极管弹性导电环片106中心点距离。将导线插入二极管弹性导电环片106 通孔中，然后，顶丝顶压环片使其弹性形变，从而与导线接触并导通，采用椭圆结构，其复位效果好，不易变形。

在二极管弹性导电环片106内侧壁上分布有用于增大与导线接触摩擦力的二极管内环槽108。工艺性好，可以具有更好摩擦力与接触面积。

在二极管基体101中的功率组件包括并联的MOS管Q102-105；

其中，并联的MOS管Q102-105的S极接输入端脚Vin，并联的MOS管Q102-105 的D极接输出端脚Vout，在并联的MOS管Q102-105的G极与端脚Vin之间连接有反馈电路；

反馈电路包括电阻R101-R105，反馈互感器T101，电容C101-104，二极管 D102，稳压管D101，以及放大三极管Q101，

在放大三极管Q101基极B与端脚Vin之间并接分压电阻R102与电容C103，放大三极管Q101基极B通过稳压电阻R104接地GND，放大三极管Q101发射极E 通过稳压电阻R101接地GND，在放大三极管Q101基极B与发射极E之间旁接电容C101，在放大三极管Q101发射极E与集电极C之间旁接电容C102，在放大三极管Q101通过反馈互感器T101的主线圈接端脚Vin；反馈互感器T101的次线圈一端经过二极管D102分两路，一路经过电容C104接输出端脚Vout，另一路接限流可变电阻R103；

限流可变电阻R103分两路，一路接并联的MOS管Q102-105的G极，另一路并联的反压电阻R105与稳压管D101接输出端脚Vout；

次线圈另一端接输出端脚Vout；

通过反压电阻R105的阻值调节来调节反馈电路的反馈时间。

本发明采用作为互感器的变压器的线圈产生正反馈振动，起震，输入输出进行变压器隔离，巧妙的利用MOSFET反向也可以触发及体二极管完全实现二极管的功能，在MOSFET未触发的情况下，体二极管实现二极管的功能，通过R105 可以调定触发时间，分压信号经过三极管放大后，振荡，经过振动，滤波，限流，反压调节，触发MOSFET触发，因为MOSFET内阻较低，可以大幅度的减少功耗，肖特基二极管在大电流压降为0.5V以上，而采用此电路实现的二极管功能，压降可降至几十毫伏,而当主电路电压下降到一定程度后，二极管也可以可靠关断。

结构上设计采用全新金属全密封结构，侧面出腿，功率组件烧结在金属管壳上，控制部分使用PCB固定在功率上方，极大减小了体积。

本发明设计电流为150A的一种低功耗理想二极管，通过巧妙设计触发反向连接的MOSFET,与传统二极管相比，在完全实现二极管的功能的情况下，大大减小了功耗，功耗减小了一个数量级，在大功率场合，不需要散热器，仍然可以可靠的工作，大大节省了重量和体积。金属全密封封装能适应更加严酷的适用环境。

Claims (5)

1.一种电源直流装置，其特征在于：包括DC电源；DC电源包括输入滤波单元、PWM供电单元、软开关谐振单元、电源功率变换单元、电压整流滤波单元、可调电压输出单元、PWM供电单元、电源PWM控制器、电源隔离反馈单元、分压电阻单元、以及外部调整单元；

输入滤波单元，包括输入共模电感L2、L3，输入电容C16-C18，TVS管D3，输入差模电感L5，输入电容C31-33；

其中，输入共模电感L2、输入电容C16-C17组成输入一级滤波组件；输入共模电感L3，输入电容C18组成输入二级滤波组件；输入差模电感L5，输入电容C31-33组成输入三级滤波组件；

TVS管D3，用于抑制浪涌，直流输入信号Vm一路通过TVS管D3接地，另一路依次经过一级滤波组件、输入二级滤波组件、以及输入三级滤波组件后滤波输入；

电源功率变换单元包括变压器TIC；

PWM供电单元，包括限流电阻R6,三极管Q2,二极管D5、D7,稳压管D6，外接电源Vcc;

PWM供电单元包括三极管Q2；经滤波的直流输入信号Vm接三极管Q2的集电极，直流输入信号Vm通过限流电阻R6接三极管Q2的基极；

电源PWM控制器包括控制方波信号的控制芯片IC2、以及放大集成电路IC1；

三极管Q2的发射极经过二极管D7接控制芯片IC2的引脚VIN与引脚Vcc；外接电源VCC通过二极管D5接控制芯片IC2的引脚VIN与引脚Vcc；

控制芯片IC2的引脚out与放大集成电路IC1的引脚INA电连接，放大集成电路IC1的引脚outa与outb电连接有电源控制模块；

软开关谐振单元包括并联且结构相同的第一软开关谐振模块与第二软开关谐振模块；

第一软开关谐振模块包括驱动电阻R13，电容C34，放电电阻R14,软开关MOS管Q3；

放大集成电路IC1的引脚outa与outb输出的电信号，通过并联的驱动电阻R13与电容C34后，一输出通过放电电阻R14接软开关MOS管Q3的S极，另一输出接MOS管Q3的G极，MOS管Q3的D极与经滤波的直流输入信号Vm接变压器TIC的主级线圈；

第一软开关谐振模块的软开关MOS管Q3与第二软开关谐振模块的软开关MOS管Q5的S极接互感器T2的主线圈；互感器T2的次线圈接电源功率变换单元；互感器T2的主线圈另一端接地；

电源功率变换单元，包括并联限压电阻R28-29、限流电阻R27、安全电阻R30、二极管D9；

安全电阻R30接在互感器T2的主线圈两端，互感器T2的主线圈一端经过二极管D9分两路，一路通过并联限压电阻R28-29接地，另一路通过限流电阻R27接控制芯片IC2的引脚CS端；

IC2输出方波，当检测电路反馈的电路值大于控制芯片IC2设定阈值，软开关谐振单元的MOS管中断保护，否则导通，变压器TIC主线圈储能，并转到变压器TIC次线圈；变压器TIC次级线圈产生电流；

电压整流滤波单元，包括至少两组的并联整流滤波模块、以及二段整理滤波模块；并联整流滤波模块包括并联整流二极管D1、并联滤波电容C5-C8、以及并联滤波共模电感L1；二段整理滤波模块包括并联的二极管C13、C14；在并联整流二极管D1两端并联有串联的吸收电容C1与吸收电阻R1；

并联整流滤波模块输出电路合并后经过二段整理滤波模块输出可调电压输出单元信号 Vo；采用先并联后串联的结构，降低了电压，不易烧坏反馈光耦；

分压电阻的电路包括作为基准电压确保电压稳压的集成电路IC3, 集成电路IC3一引脚通过并联的基准电容C49与基准电阻R25接地，集成电路IC3该引脚通过电阻R8接外可调电压输出单元信号 Vo ，集成电路IC3该引脚接三极管Q4的集电极，三极管Q4的基极通过电阻R10接可调电压输出单元信号 Vo，三极管Q4的发射极通过电阻R9接可调电压输出单元信号 Vo；在三极管Q4的基极与集电极间连接有电容C39；通过电阻R9-10、电容C39与三极管Q4控制输出功率负荷，避免将输入电压下拉而无法启动电路；

外部调整单元，接在Trim端与电压输出单元信号 Vo之间的外界调整电阻；Trim端通过电阻R21接入三极管Q4的集电极；

电源隔离反馈单元，包括反馈光耦U1、隔离三极管Q1、

反馈光耦U1的发光器通过限流电阻接隔离三极管Q1的发射极，隔离三极管Q1的基极通过稳压器D4接地，并联整流滤波模块的并联滤波共模电感L1输出端分别通过电阻R5接隔离三极管Q1的基极、电阻R4接隔离三极管Q1的集电极；反馈光耦U1的受光器反馈端通过串接的电容C37与电阻R19接地；反馈光耦U1的受光器反馈端与控制芯片IC2的反馈引脚COMP电连接，从而调整控制芯片IC2的占空比。

2.根据权利要求1所述的电源直流装置，其特征在于:还包括控制负载提升速度的恒流源电路，包括集成电路IC5、光耦U2与比较器IC4B；将负载信号通过集成电路IC5进行处理后，输出给比较器IC4B，比较器IC4B将输入的信号与设定阈值比较，并将比较结果输送给光耦U2；光耦U2的受光器反馈端与控制芯片IC2的反馈引脚COMP电连接。

3.根据权利要求1所述的电源直流装置，其特征在于: 还包括上电延迟控制电路，其包括并联的场电容C46、C47，Mos管Q7、三极管Q6以及外接开关；

Mos管Q7的G端通过电阻R22接外接开关，并联的场电容C46、C47接在Mos管Q7的S端与D端；Mos管Q7的S端接地，D端外接电源Vcc；三极管Q6的基极与Mos管Q7的D端电连接，三极管Q6的集电极接地，发射极接控制芯片IC2的反馈引脚COMP。

4.根据权利要求3所述的电源直流装置，其特征在于: 整流二极管包括弧形的整流外壳（150）、设置在整流外壳（150）上的整流绝缘盖板（151）、设置在整流外壳（150）中的电气件、设置在整流绝缘盖板（151）上且与电气件电连接的整流电极（152）、设置在整流外壳（150）中且用于固定整流电极（152）的整流绝缘卡板（153）、以及设置在整流绝缘卡板（153）与电气件之间的整流环氧树脂（154）；外接开关为固态继电器。

5.根据权利要求4所述的电源直流装置，其特征在于: 电源直流装置电连接有交流电流的控制电路，其包括H桥电路壳体（156）、以及设置在H桥电路壳体（156）中的H桥电路功率组件（155）；H桥电路功率组件（155）包括设置在H桥电路壳体（156）底板上的氮化铝DBC基板、设置在氮化铝DBC基板上的IGBT芯片与FWD芯片、主电极引线；

氮化铝DBC基板与主电极引线之间采用真空烧结的连接桥进行电联接，氮化铝DBC基板与IGBT芯片和FWD芯片及电极引线之间采用铝丝进行电联接；在H桥电路壳体（156）上扣设壳盖。

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