CN212163184U

CN212163184U - 一种军用小型模块电源及军用雷达设备

Info

Publication number: CN212163184U
Application number: CN202021208963.8U
Authority: CN
Inventors: 曾素珍
Original assignee: Shenzhen Times Innovation Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Times Innovation Technology Co Ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-24

Abstract

本实用新型公开了一种军用小型模块电源及军用雷达设备，该军用小型模块电源包括：印刷电路板；高频变压器，设置于印刷电路板上，且为平面变压器，采用PC95材质的磁芯；高频变压器包括多个副边线圈；电源电路，设置于印刷电路板上，电源电路包括：电源控制电路和多路整流滤波电路；电源控制电路的输出端与高频变压器的原边线圈连接，用于输出PWM信号至高频变压器，以控制其工作；每一路整流滤波电路的输入端与一高频变压器的副边线圈连接；多个整流滤波电路的输出端与军用雷达设备的多个电源端一一对应连接；本实用新型设备体积小，并具有多路输出以及可以调节任意一路的输出电压，且输出电压稳定，动态响应快、设备安全性高。

Description

一种军用小型模块电源及军用雷达设备

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种军用小型模块电源及军用雷达设备。

背景技术

目前，军用雷达设备的供电系统普遍使用开关电源作为供电电源，开关电源需要提供各种不同的供电电压至雷达设备中的各功能模块，但是随着隐形技术以及相关技术的发展，现有应用于军用雷达设备中多路输出的高频开关电源存在设备体积大，以及散热性能差容易导致故障率高的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种军用小型模块电源及军用雷达设备，旨在实现减小设备体积。

为实现上述目的，本实用新型提出一种军用小型模块电源，所述军用小型模块电源包括：

印刷电路板；

高频变压器，设置于所述印刷电路板上，所述高频变压器为平面变压器，所述高频变压器的磁芯为PC95材质；所述高频变压器包括多个副边线圈；

电源电路，所述电源电路设置于所述印刷电路板上，所述电源电路包括：电源控制电路和多路整流滤波电路；所述电源控制电路的输出端与所述高频变压器的原边线圈连接；每一路所述整流滤波电路的输入端与一所述高频变压器的副边线圈连接；多个所述整流滤波电路的输出端与军用雷达设备的多个电源端一一对应连接；其中，所述电源控制电路，用于输出PWM信号至所述高频变压器，以控制所述高频变压器工作。

可选地，所述电源电路还包括：

电压调节电路，与至少一路所述整流滤波电路的输出端连接；所述电压调节电路，用于根据接入的按键信号，调节所述整流滤波电路输出的电压值。

可选地，所述电源电路还包括：

多个开关电路，多个所述开关电路的输入端与多个所述整流滤波电路的输出端一一对应连接；多个所述开关电路，用于根据接收到的控制信号，控制所述整流滤波电路的电压输出通/断。

可选地，所述电源电路还包括：

输出控制电路；所述输出控制电路的输出端与所述开关电路的受控端连接，所述输出控制电路用于输出开关控制信号至所述开关电路，以控制对应的所述开关电路开启/关闭。

可选地，所述电源电路还包括：

时序控制电路；所述时序控制电路的输出端与所述开关电路的受控端连接，所述时序控制电路用于输出上电时序控制信号和下电时序控制信号至所述开关电路，以控制所述开关电路延时开启/关闭。

可选地，所述印刷电路板为FR-4板材，所述印刷电路板的板材软化温度为170°。

可选地，所述高频变压器的印刷电路板绕组至少为两层结构。

可选地，所述原边线圈和所述副边线圈以多圈铜箔线并绕的方式绕设至所述印刷电路板上。

可选地，所述电源电路还包括电压反馈电路、过压保护电路及欠压保护电路，所述电压反馈电路的检测端与多个所述整流滤波电路的输出端连接，所述电压反馈电路的输出端分别与所述过压保护电路及所述欠压保护电路连接，所述过压保护电路，用于在根据所述电压反馈电路的电压检测信号检测到多个所述整流滤波电路中任意一路所述整流滤波电路的输出过压时，控制对应的所述整流滤波电路停止输出；

欠压保护电路，用于在根据所述电压反馈电路的电压检测信号检测到多个所述整流滤波电路中任意一路所述整流滤波电路的输出欠压时，控制对应的所述整流滤波电路停止输出。

本实用新型还提供一种军用雷达设备，其特征在于，所述军用雷达设备包括如上所述的军用小型模块电源。

本实用新型军用小型模块电源通过在印刷电路板上设置高频变压器以及在印刷电路板上设置电源控制电路来控制高频变压器工作，以将接入的电压进行升压/降压变换后，输出多路不同电压的交流电至相应的整流滤波电路，多路整流滤波电路分别将接收到的交流电进行整流滤波处理后，输出相应的直流电至军用雷达设备中的各个负载。本实用新型的采用变压器为平面变压器，可以降低设备体积，并且提高设备的散热性，有利于提高设备的稳定性。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型军用小型模块电源一实施例的功能模块示意图图；

图2为本实用新型军用小型模块电源一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	高频变压器	230	电压调节电路
200	电源电路	240	开关电路
				210	电源控制电路	250	输出控制电路
220	整流滤波电路	260	时序控制电路
				2201～220n	n路整流滤波电路	300	电压反馈电路
2301～230n	n路电压调节电路	400	过压保护电路
				2401～240n	n路开关电路	500	欠压保护电路

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种军用小型模块电源。

参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，该军用小型模块电源包括：

印刷电路板；

高频变压器100，设置于所述印刷电路板上，所述高频变压器100为平面变压器，所述高频变压器100的磁芯为PC95材质；所述高频变压器100包括多个副边线圈；

电源电路200，所述电源电路200设置于所述印刷电路板上，所述电源电路200包括：电源控制电路210和多路整流滤波电路220；所述电源控制电路210的输出端与所述高频变压器100的原边线圈连接；每一路所述整流滤波电路的输入端与一个所述高频变压器100的副边线圈连接；多个所述整流滤波电路220的输出端与军用雷达设备的多个电源端一一对应连接；其中，所述电源控制电路210，用于输出PWM信号至所述高频变压器100，以控制所述高频变压器100工作。

本实施例中，高频变压器100采用平面变压器来实现，高频变压器100用于将原边线圈接入的电压经过相应的升压/降压变换后，由副边线圈输出至整流滤波电路220。当应用电源为DC/DC开关电源时，高频变压器的原边线圈可以与直流电压源连接；当应用电源为AC/DC开关电源时，高频变压器的原边线圈可以与交流电压源连接，本实施例以应用电源为DC/DC开关电源为例进行说明。高频变压器100可根据实际需要设置有多个副边线圈，且每个副边线圈不同，通过调节副边线圈与原边线圈的匝数比，分别输出不同的交流电。高频变压器100可以采用印刷电路板作为绕组，且印刷电路板设置有与磁芯大小相对应的开口，以方便将磁芯设置于多层印刷电路板中，高频变压器100的绕组设置在印刷电路板上，且环磁芯绕设。相较于传统绕线型变压器，平面变压器所占空间更小，漏感更低。平面变压器中的磁芯可以采用PC95软磁铁氧体的E型磁芯来实现。相较于普通平面变压器采用的PC44和PC47磁芯，采用PC95软磁铁氧体的磁芯可以在更宽的温度范围内，保证高频变压器100工作在高频状态下的损耗更低。

电源电路200包括电源控制电路210和整流滤波电路220，其中电源控制电路210可以采用单片机、DSP及FPGA等微处理器及开关器件等分立的电子器件组成的组合电路来实现，其中开关器件可以为MOS管、三极管或IGBT中任意一种或多种组合。在本实施例中，蓄电池组或者其他DC/DC外接电源还与高频变压器100的原边线圈连接。电源控制电路210输出PWM控制信号控制开关器件导通/关断，以控制高频变压器100工作。其中，电源控制电路210输出PWM控制信号频率可以为400KHz。

整流滤波电路220可以采用二极管、电感及电容等电子元件组成的组合电路来实现。整流滤波电路220用于将高频变压器100副边线圈输出的交流电整流成直流电，并经过滤波处理后输出至军用雷达设备的多个电源端，以为军用雷达设备中的各个负载供电。

在一可选实施例中，军用小型模块电源采用推挽式开关电源来实现，高频变压器100采用多个原边线圈及多个副边线圈的平面变压器来实现，例如原边线圈设置为2个，副边线圈设置为5个，整流滤波电路220的数量与副边线圈的数量对应。高频变压器100将接入的电压经过相应的升压/降压变换后分别输出至5路整流滤波电路220，5路整流滤波电路220可分别输出+5V、－5V、+15V、－15V及+72V的供电电压至军用雷达设备对应的5个电源端，从而为不同的负载供电。

本实用新型军用小型模块电源通过在印刷电路板上设置高频变压器100以及在印刷电路板上设置电源控制电路210来控制高频变压器100工作，以将接入的电压进行升压/降压变换后，输出多路不同电压的交流电至相应的整流滤波电路220，多路整流滤波电路220分别将接收到的交流电进行整流滤波处理后，输出相应的直流电至军用雷达设备中的各个负载。本实用新型的采用变压器为平面变压器，可以降低设备体积，并且提高设备的散热性，有利于提高设备的稳定性。

参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，该军用小型模块电源还包括：

电压调节电路230；与一路所述整流滤波电路220的输出端连接；电压调节电路230，用于根据接入的按键信号，调节所述整流滤波电路220输出的电压值。

在本实施例中，电压调节电路230可以采用控制芯片，开关器件及分压电阻组成的控制电路来实现，其中，开关器件可以为MOS管、三极管或IGBT中任意一种或多种组合。电压调节电路230中包括多组分压电阻与多个开关器件，多个开关器件的受控端与控制芯片多个控制端一一对应连接，多个开关器件的输入端分别与多路整流滤波电路230的输出端一一对应连接，多个开关器件的输出端分别与多组分压电阻输入端一一对应连接。外壳上可以根据整流滤波电路220的输出端的数量设置相应数量的按键。不同的按键用于输出不同的按键信号至相应电压调节电路230。电压调节电路230中的控制芯片可以根据接收到的按键信号，控制相应的开关器件的导通，从而将不同的分压电阻接入该路，以实现每一个整流滤波电路220的输出端可根据不同的按键信号输出不同的电压值。当然，可以理解的是，通过控制不同组中分压电阻的比值，可以控制每次调节电压的最小调压值；通过控制分压电阻的组数，可以控制可调电压的档位数量。例如；当设置有3路整流滤波电路220，且3路整流滤波电路220最高输出电压均为50V时，可以设置为，第一路输出可调档位依次为25V和50V；第二路输出可调档位依次为30V、40V和50V；第三路输出可调档位依次为15V、25V、45V和50V。当然，在其他可选实施例中，还可以在其中几路输出中设置有电压调节电路230，以实现固定几路输出可调的电压值，其余几路输出固定电压值的输出电压。如此设置，可灵活调整每一路的输出电压，以满足实际需求。

多个开关电路240，多个所述开关电路240的输入端与多个所述整流滤波电路220的输出端一一对应连接；多个所述开关电路240，用于根据接收到的控制信号，控制所述整流滤波电路220的电压输出通/断。

在本实施例中，开关电路240可以采用MOS管、三极管、IGBT或光耦中任意一种开关管或多种组合来实现。每一开关电路240可串联设置于一路整流滤波电路220与一路电压调节电路230之间。开关电路240用于根据接收到控制信号改变自身的工作状态，并在开启状态时，将整流波电路输出的直流电输出至输出电压调节电路230；在关闭状态时，断开该路输出。如此设置，可通过控制该路开关电路240的导通状态，以控制该路输出的供电电压，从而控制该支路进行供电的其他功能模块的工作状态。

参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，所述电源电路200还包括：

输出控制电路250；所述输出控制电路250的输出端与所述开关电路240的受控端连接，所述输出控制电路250用于输出开关控制信号至所述开关电路240，以控制对应的所述开关电路240开启/关闭。

在本实施例中，输出控制电路250可以采用单片机、DSP及FPGA等微处理器来实现。在军用雷达设备正常启动之后，当需要关闭该设备的某个功能模块时，输出控制电路250可以输出低电平的开关控制信号至相应的开关电路240，以控制该路开关电路240处于关闭状态，从而迅速切断该功能模块的供电电压，以使得该功能模块关闭；当需要重新开启该功能模块时，输出控制电路250输出高电平的开关控制信号至相应的开关电路240，控制该路的开关电路240处于开启状态，从而恢复该功能模块的供电电压，以重新开启该功能模块。当然在其他实施例中，还可以为高电平信号的开关控制信号控制其他功能模块关闭，低电平信号的开关控制信号控制其他功能模块开启，在此不做限制。

时序控制电路260；所述时序控制电路260的输出端与所述开关电路240的受控端连接，所述时序控制电路260用于输出上电时序控制信号和下电时序控制信号至所述开关电路240，以控制所述开关电路240延时开启/关闭。

在本实施例中，时序控制电路260可以采用单片机、DSP及FPGA等微处理器来实现。时序控制电路260的输出端可以为多个使能引脚，时序控制电路260的输出端与多个开关电路的控制端一一对应连接。当时序控制电路260接收到设备启动信号时，时序控制电路260通过内部的集成有多个延时电路，以使得不同的使能引脚经过不同的延时时间后，输出高电平的上电时序控制信号至相应的开关电路240，使得不同的开关电路240在经过不同的延迟时间后开启。例如：在设置有5路输出时，第一路可以在时序控制电路260接收到系统启动信号后，经过0.2S开启；第二路至第四路可以在第一路开启后，经过0.4S后开启；第5路可以在第二路至第四路开启后，经过1S后开启；还可以为第一路至第五路都经过0.5S后开启。延时时间根据具体设备确定，在此不做限定。当时序控制电路260接收到系统关闭信号时，时序控制电路260通过不同的使能引脚经过相应的延时时间后，输出低电平的下电时序控制信号，从而控制相应的开关电路240经过不同的延时时间后关闭。在一可选实施例中，上电延时时间与下电延时时间均设置为0.5S。设置上电/下电延时时间，可以避免上电/下电时造成各个模块的冲击电流过大，使军用雷达设备更为安全。

参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，所述印刷电路板为FR-4板材，所述印刷电路板的板材软化温度为170°。

在本实例中，印刷电路板采用TG值为170的FR-4板材，采用FR-4板材有利于简化复杂的双层或多层线路。当高频变压器100的原边线圈接收到高频率的PWM控制信号时，高频变压器100以及印刷电路板上的开关器件的温度会很高，相较于设置有散热片和散热风扇等散热组件，散热组件对于印刷电路板的散热效果有限，本实施例采用高TG值的板材，可以使得电源模块在高温下，内部印刷电路板不易变形，从而使得贴装元器件更好散热，使之更加便于生产。

参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，所述高频变压器100的印刷电路板绕组至少为两层结构。

所述原边线圈和副边线圈以多圈铜箔线并绕的方式绕设至所述印刷电路板上。

在本实施例中，高频变压器100的绕组采用多层印刷电路板来实现。高频变压器100的原边线圈和副边线圈采用铜箔线代替传统的绕线，并采用多股线并绕成一股线的形式，绕设至多层印刷电路板上。如此设置，可以减小平面变压器的漏感，以降低线损，使得高频变压器100的功率密度更高，且有利于提高军用小型模块电源工作效率。

参照图1至图2，在本实用新型一实施例中，所述电源电路还包括电压反馈电路300、过压保护电路400及欠压保护电路500，所述电压反馈电路300的检测端与多个所述整流滤波电路220的输出端连接，所述电压反馈电路300的输出端分别与所述过压保护电路400及欠压保护电路500连接，所述过压保护电路400，用于在根据所述电压反馈电路300的电压检测信号检测到多个所述整流滤波电路220中任意一路所述整流滤波电路220的输出过压时，控制对应的所述整流滤波电路220停止输出；

欠压保护电路500，用于在根据所述电压反馈电路300的电压检测信号检测到多个所述整流滤波电路220中任意一路所述整流滤波电路220的输出欠压时，控制对应的所述整流滤波电路220停止输出。

在本实施例中，电压反馈电路300可以采用分压电阻或者电压传感器等来实现；过压保护电路400及欠压保护电路500可以采用控制芯片和多个开关器件组成组合电路来实现，其中，多个开关器件的受控端与控制芯片的多个输出端一一对应连接，多个开关器件的输入端与多个整流滤波电路220的输出端一一对应连接，多个开关器件的输出端接地，开关器件可以为三极管、MOS管或IGBT中的一种或多种组合。开关器件用于在自身导通时，将该路输出电压接地。

电压反馈电路300的多个反馈引脚分别与多个整流滤波电路220的输出端一一对应连接。电压反馈电路400的多个反馈引脚用于检测多个整流滤波电路220的输出端输出的电压，并输出电压检测信号至控制芯片，控制芯片中可以集成有ADC转换电路及滤波器等硬件电路，反馈引脚将电压检测信号输出至控制芯片内的ADC转换电路，ADC将该模拟信号的电压检测信号转换为数字信号后，调用存储在存储器内的参考电压，对该转换为数字信号的电压检测信号进行比较，以判断电压检测信号对应的输出电压是否与参考电压匹配，具体为：当电压检测信号对应的电压值小于参考电压的电压值时，控制芯片输出低电平的使能信号，以控制相应的开关器件导通，将该路的输出电压接地，从而实现欠压保护；当电压检测信号对应的电压值大于参考电压的电压值时，控制芯片输出高电平的使能信号，控制相应的开关器件导通，将该路的输出电压接地，从而实现过压保护。如此设置，有利于保证整流滤波电路220输出电压的稳定以及军用雷达设备的安全运行。

本实用新型还提供一种军用雷达设备，该军用雷达设备包括上述军用小型模块电源；所述军用小型模块电源的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在军用雷达设备中使用了上述军用小型模块电源，因此，该军用雷达设备的实施例包括上述军用小型模块电源全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种军用小型模块电源，应用于军用雷达设备中，其特征在于，所述军用小型模块电源包括：

印刷电路板；

2.如权利要求1所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述电源电路还包括：

3.如权利要求1所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述电源电路还包括：

4.如权利要求3所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述电源电路还包括：

5.如权利要求3所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述电源电路还包括：

6.如权利要求1所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述印刷电路板为FR-4板材，所述印刷电路板的板材软化温度为170°。

7.如权利要求6所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述高频变压器的印刷电路板绕组至少为两层结构。

8.如权利要求1所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述原边线圈和所述副边线圈以多圈铜箔线并绕的方式绕设至所述印刷电路板上。

9.如权利要求1至8任意一项所述的军用小型模块电源，其特征在于，所述电源电路还包括电压反馈电路、过压保护电路及欠压保护电路，所述电压反馈电路的检测端与多个所述整流滤波电路的输出端连接，所述电压反馈电路的输出端分别与所述过压保护电路及所述欠压保护电路连接，所述过压保护电路，用于在根据所述电压反馈电路的电压检测信号检测到多个所述整流滤波电路中任意一路所述整流滤波电路的输出过压时，控制对应的所述整流滤波电路停止输出；

10.一种军用雷达设备，其特征在于，所述军用雷达设备包括如权利要求1至9任意一项所述的军用雷达设备。