CN212183405U - 具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及稳压电路技术领域，尤其涉及一种具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，包括依次连接的交流输入模块、整流与滤波模块、变流与控制模块、稳压与输出模块和光耦反馈模块；所述交流输入模块用于与外界电网电气连接，并将电网中电能送入后续模块；所述整流与滤波模块采用CLC拓扑结构并在整流桥的前后电路上分别设置滤波结构；所述稳压与输出模块通过隔离变压器与主电路的高压部分分开，并输出多路电压；所述光耦反馈模块用于对多路电压的采样，并送入变流与控制模块内进行比较，达到反馈控制的功能，减小输出电压的误差。整个电路具有结构紧凑、体积小、功率大和输出稳压精度高等特点。

Description

具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置

技术领域

本实用新型涉及稳压电路技术领域，尤其涉及一种具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置。

背景技术

随着电力拖动变频调速和电力电子变流技术的不断发展，电力电子变流装置得到了广泛的应用，在国民经济中起着越发深远的作用。但是，与此同时，电力电子变流装置也不可避免地带来了一系列现实问题，如能量损耗、谐波污染、电磁干扰(EMI)等，并随着电力电子变流装置大量使用而问题日益严峻。伴随高性能数字信号处理器的出现，现代电力电子装置正向高频化和绿色高效环保的趋势发展。但是在不增加硬件投资和设计难度的前提条件下，电力电子装置相互之间容易产生电磁噪声，且这些电磁噪声衰减能力弱，因而去除困难，进而导致电网中电能质量的下降，并给控制系统造成极大的紊乱。而直流稳压电源作为电力系统和各种用电设备之间的连接环节，其能量变换效率的提高相对于整个能源供给系统地节能高效运行、降低系统谐波污染是起着至关重要的作用。因此，如何有效抑制装置产生的谐波污染和电磁干扰并提供稳定、可靠及高精度的输出是目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，包括依次连接的交流输入模块、整流与滤波模块、变流与控制模块、稳压与输出模块和光耦反馈模块；所述交流输入模块用于与外界电网电气连接，并将电网中电能送入后续模块；其特征在于：

所述整流与滤波模块采用CLC拓扑结构并在整流桥的前后电路上分别设置滤波结构；

所述稳压与输出模块通过隔离变压器与主电路的高压部分分开，并输出多路电压；

所述光耦反馈模块用于对多路电压的采样，并送入变流与控制模块内进行比较，达到反馈控制的功能，减小输出电压的误差。

优选地，所述变流与控制模块采用的驱动芯片的型号是UC3845N。

优选地，所述稳压与输出模块采用的稳压芯片型号分别是：稳压芯片NV1是LM138，稳压芯片NV2是LM138，稳压芯片NV3是LM150，稳压芯片NV1对应的输出回路电压调整范围为+5V—+18V，稳压芯片NV2对应的输出回路电压调整范围为-5V—-18V，稳压芯片NV3对应的输出回路电压调整范围为+20V—+30V。

优选地，所述交流输入模块中，电阻R9与电容C14并联后，一端与接线端子P1的第一引脚相连，另一端与接线端子P1的第二引脚相连；电容C10和电容C15串联后一端与接线端子P1的第一引脚相连，另一端与接线端子P1的第二引脚相连，电容C10的一端和电容C15的一端相连，并共同接地；熔断器F1的一端与接线端子P1的第二引脚相连，熔断器F2的一端与接线端子P1的第一引脚相连。

优选地，所述整流与滤波模块中，共模电感L3的第一引脚与熔断器F2的另一端相连，共模电感L3的第三引脚与熔断器F1的另一端相连，共模电感L3的第二引脚与电容C13的一端、电容C16的一端和整流元件VA1的第三引脚相连，共模电感L3的第一引荐与电容C11的另一端、电容C13的另一端和整流元件VA1的第二引脚相连；电容C11的另一端和电容C16的另一端相连后共同接地。

优选地，所述光耦反馈模块中，输出电压可调的稳压芯片NV1的第一引脚与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电阻R23的一端以及光电耦合器U1输入侧的阳极相连，电阻R23的另一端和光电耦合器U1输入侧的阴极以及稳压管U2的第三引脚相连；光电耦合器U1输出侧的阳极与电阻R22的一端相连，光电耦合器U1输出侧的阴极与电容C36的一端和端子排P2的第一引脚相连；电容C36的另一端与电阻R22的另一端相连；光电耦合器U1输出侧的阳极与驱动芯片IC1的第一引脚以及驱动芯片IC1的第二引脚相连，电容C21与电阻R14并联，电容C21的一端与驱动芯片IC1的第一引脚相连，电容C21的另一端与驱动芯片IC1的第二引脚相连。

本实用新型的有益效果是:1.本方案的输出具有大增益、宽范围的特点。改变了传统开关电源输出电压等级固定、较难调整的状况，从而使适用范围大大增加。可以通过调节稳压芯片，宽范围改变各路输出的电压等级。且对不同电压等级的负载适应性较好，且驱动能力较强，特别适用于大功率、大电流的负载。整个电路具有结构紧凑、体积小、功率大和输出稳压精度高等特点。

2.本方案中，稳压芯片、稳压管、反馈调节稳压等多重稳压措施保证输出电压的电压调整率较小，输出电压波动小，闪变发生率小，且受负载变化的影响较小。本方案可使输出精度得到最大限度的保障。

3.本方案通过采用抗干扰能力强的可靠的驱动芯片，并优化电路拓扑结构，尽可能抑制了噪声，从而加强了抗干扰的能力。

4.改造了传统的无源滤波结构，采用EMI高频滤波方式，对较宽频带上的谐波均有较好的滤除作用。提升了滤波效果，既避免了谐波进入电网，造成对整个电网的影响，也避免了谐波进入后续模块，使后续模块中的器件发生故障，造成系统性崩溃。抑制了电力电子技术高频化所带来的EMI问题，符合EMC设计标准，产品绿色环保无谐波污染。

5.针对整流模块普遍存在的功率因数偏低的问题，特别设计了功率因数补偿电路，就地补偿，避免大量无功功率的流动，有效提升了功率因数，减小了损耗。

附图说明

图1是本实用新型的原理图；

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器或特征与其他器或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器被倒置，则描述为“在其他器或构造上方”或“在其他器或构造之上”的器之后将被定位为“在其他器或构造下方”或“在其他器或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1和图2所示，一种具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，包括依次连接的交流输入模块、整流与滤波模块、变流与控制模块、稳压与输出模块和光耦反馈模块；

所述交流输入模块用于与外界电网电气连接，并将电网中电能送入后续模块；具体为，电阻R9与电容C14并联后，一端与两引脚接线端子P1的第一引脚相连，另一端与两引脚接线端子P1的第二引脚相连。电容C10和电容C15串联后一端与两引脚接线端子P1的第一引脚相连，另一端与两引脚接线端子P1的第二引脚相连。电容C10的一端和电容C15的一端相连，并共同接地。熔断器F1的一端与两引脚接线端子P1的第二引脚相连，熔断器F2的一端与两引脚接线端子P1的第一引脚相连。

整流与滤波模块主要部件是整流桥和滤波器。为解决传统桥式整流所带来的谐波问题，专门设计拥有新式拓扑结构了滤波器。传统的无源滤波方式一般是把固定参数的电感线圈与电容器串联起来，组成LC串联回路，并联于系统中。通过计算，确定电容和电感大小，从而使LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，达到滤除这谐波的目的。但其谐波衰减能力较差，如果谐振频率配置出现偏差，会与系统产生谐振现象，进而影响并网系统的稳定性和鲁棒性。而本方案所设计的滤波器对传统的LC无源滤波结构进行了升级，采用了CLC的拓扑结构，对较宽频带上的谐波均有较好的滤除作用，滤波效果较传统型大大改善，而成本也不至于过高。而且，整流桥前后分别设置滤波结构，既避免了谐波进入电网，造成对整个电网的影响，也避免了谐波进入后续模块，使后续模块中的器件发生故障，造成系统性崩溃。针对整流模块普遍存在的功率因数偏低的问题，特别设计了功率因数补偿电路，就地补偿，避免大量无功功率的流动，有效提升了功率因数，减小了损耗。具体为，共模电感L3的第一引脚与熔断器F2的另一端相连，共模电感L3的第三引脚与熔断器F1的另一端相连，共模电感L3的第二引脚与电容C13的一端、电容C16的一端和整流元件VA1的第三引脚相连，共模电感L3的第四引脚与电容C11的另一端、电容C13的另一端和整流元件VA1的第二引脚相连。电容C11的另一端和电容C16的另一端相连后共同接地。

变流与控制模块是本方案的核心。本方案采用的驱动芯片的型号是UC3845N，其成本低廉，结构简单，性能可靠。其输入电压范围较宽，可适应从5V到30V之间的输入电压，因而抗干扰能力强，能大大减少误动作的概率，提高可靠性。其正常工作下功耗较小，最大功耗在1W以下，因而可以使系统损耗降低，整体效率显著增加。此外，其具有的过压、过流检测保护功能，可以提高系统安全性。正常运行、出现故障均会在不同LED指示灯上有所显示。具体结构为，整流元件VA1的第一引脚与极性电容C12的阳极端、电阻R2的一端、电阻R4的一端、电容C1的一端和变压器T1的第一引脚相连，整流元件VA1的第四引脚与极性电容C12的阴极端、电阻R19的一端、电容C27的一端、极性电容C29的阴极端、电容C28的一端、极性电容C30的阴极端和变压器T1的第五引脚相连。发光二极管UD1和电阻R6并联，发光二极管UD1的阳极与电阻R4的另一端相连，发光二极管UD1的阴极与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第七引脚、电容C27的另一端、极性电容C30的阳极端和二极管V7的阴极端相连。二极管V2的阴极端和电容C1的另一端、电阻R2的另一端相连，二极管V2的阳极端和变压器T1的第三引脚相连。N沟道IGBT(绝缘栅双极晶体管)Q1的集电极与二极管V2的阳极端和变压器T1的第三引脚相连，N沟道IGBT(绝缘栅双极晶体管)Q1的栅极与电阻R8的一端和电阻R11的一端相连，N沟道IGBT(绝缘栅双极晶体管)Q1的发射极与电阻R16的一端和电阻R18的一端相连。电阻R11的另一端接地。二极管V4和电阻R13并联，二极管V4的阳极端和电阻R8的另一端相连，二极管V4阴极端与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第六引脚相连。电阻R16的另一端与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第三引脚相连。电容C26的一端与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第三引脚相连，电容C26的另一端与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第五引脚共同接地。驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第四引脚与电容C9的一端、电阻R10的一端相连，驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第八引脚与电容C5的一端、电阻R10的另一端相连，电容C5的另一端和电容C9的另一端共同接地。二极管V7的阳极端与电阻R19的另一端、电容C28的另一端、极性电容C29的阳极端以及二极管V9的阴极端相连。二极管V9的阳极端和变压器T1的第四引脚相连。

稳压与输出模块通过隔离变压器和主电路的高压部分隔离开，可以提升开关电源安全性。采用的稳压芯片型号分别是：稳压芯片NV1是LM138，稳压芯片NV2是LM138，稳压芯片NV3是LM150，其输出电压可调，输出电压范围较大。传统的开关电源及时是多路输出，输出的电压等级有限，且其驱动负载的能力不强，即不能耐受较大的电流。本方案中，通过调节稳压芯片，可以宽范围改变各路输出的电压等级，对不同电压等级的负载适应性较好，且驱动能力较强，适用于大功率、大电流的负载。出于可靠性、输出电能质量、经济性等因素进行综合考虑，稳压芯片NV1对应的输出回路电压调整范围为+5V——+18V，稳压芯片NV2对应的输出回路电压调整范围为-5V——-18V，稳压芯片NV3对应的输出回路电压调整范围为+20V——+30V。稳压芯片、稳压管等多重稳压措施保证输出电压的电压调整率较小，且受负载变化的影响较小。具体结构为，变压器T1的第一第四引脚与二极管V1的阳极端相连，二极管V1的阴极端与极性电容C2的阳极端和电感L1的一端相连，电感L1的另一端与极性电容C3的阳极端和端子排P2的第九引脚相连。变压器T1的第一第三引脚、极性电容C2的阴极端、极性电容C3的阴极端共同与端子排P2的第八引脚相连。变压器T1的第一第二引脚与二极管V3的阳极端相连，二极管V3的阴极端与极性电容C7的阳极端和电感L2的一端相连，电感L2的另一端与极性电容C8的阳极端和端子排P2的第七引脚相连。变压器T1的第一引脚1、极性电容C7的阴极端、极性电容C8的阴极端共同与端子排P2的第六引脚相连。变压器T1的第一引脚0与二极管V5的阳极端相连，二极管V5的阴极端与极性电容C19的阳极端和输出电压可调的稳压芯片NV1(型号LM138)的第一引脚相连，输出电压可调的稳压芯片NV1(型号LM138)的第二引脚与变压器T1的第九引脚相连，输出电压可调的稳压芯片NV1(型号LM138)的第三引脚与极性电容C18的阳极端和端子排P2的第五引脚相连。变压器T1的第九引脚与极性电容C19的阴极端、极性电容C18的阴极端、极性电容C22的阳极端、极性电容C24的阳极端和输出电压可调的稳压芯片NV2(型号LM138)的第一引脚相连，并共同与端子排P2的第四引脚相连。变压器T1的第八引脚与二极管V6的阴极端相连，二极管V6的阳极端与输出电压可调的稳压芯片NV2(型号LM138)的第二引脚以及极性电容C22的阴极端相连。输出电压可调的稳压芯片NV2(型号LM138)的第三引脚与极性电容C24的阴极端相连，并共同与端子排P2的第三引脚相连。变压器T1的第七引脚与二极管V8的阳极端相连，二极管V8的阴极端与极性电容C32的阳极端和输出电压可调的稳压芯片NV3(型号LM150)的第一引脚相连，输出电压可调的稳压芯片NV3(型号LM150)的第二引脚与变压器T1的第六引脚相连，输出电压可调的稳压芯片NV3(型号LM150)的第三引脚与极性电容C33的阳极端和电阻R20的一端相连。电阻R20的另一端与发光二极管UD2的阳极相连，并共同与端子排P2的第二引脚相连。发光二极管UD2的阴极与极性电容C32的阴极端、极性电容C33的阴极端和变压器T1的第六引脚相连，并共同与端子排P2的第一引脚相连。输出电压可调的稳压芯片NV1(型号LM138)的第一引脚与输出电压可调的稳压芯片NV2(型号LM138)的第二引脚相连，并共同与电阻R24的一端相连。电阻R24的另一端与电阻R26的一端、电容C35的一端和稳压管U2的第一引脚相连。电阻R26的另一端与端子排P2的第一引脚相连。电容C35的另一端与电阻R25的一端相连，电阻R25的另一端与稳压管U2的第三引脚相连。稳压管U2的第二引脚和端子排P2的第一引脚相连。

所述光耦反馈模块用于对多路电压的采样，并送入变流与控制模块内进行比较，达到反馈控制的功能，减小输出电压的误差。通过光电耦合器，输出回路与驱动回路隔离，尽量消除电磁干扰。具体结构为，输出电压可调的稳压芯片NV1(型号LM138)的第一引脚与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电阻R23的一端以及光电耦合器U1输入侧的阳极相连，电阻R23的另一端和光电耦合器U1输入侧的阴极以及稳压管U2的第三引脚相连。光电耦合器U1输出侧的阳极与电阻R22的一端相连，光电耦合器U1输出侧的阴极与电容C36的一端和端子排P2的第一引脚相连。电容C36的另一端与电阻R22的另一端相连，即电容C36与电阻R22为串联连接。光电耦合器U1输出侧的阳极与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第一引脚以及驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第二引脚相连。电容C21与电阻R14并联，电容C21的一端与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第一引脚相连，电容C21的另一端与驱动芯片IC1(型号UC3845N)的第二引脚相连。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，包括依次连接的交流输入模块、整流与滤波模块、变流与控制模块、稳压与输出模块和光耦反馈模块；所述交流输入模块用于与外界电网电气连接，并将电网中电能送入后续模块；其特征在于：

所述整流与滤波模块采用CLC拓扑结构并在整流桥的前后电路上分别设置滤波结构；

所述稳压与输出模块通过隔离变压器与主电路的高压部分分开，并输出多路电压；

所述光耦反馈模块用于对多路电压的采样，并送入变流与控制模块内进行比较，达到反馈控制的功能，减小输出电压的误差。

2.根据权利要求1所述的具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，其特征在于：所述变流与控制模块采用的驱动芯片IC1的型号是UC3845N。

3.根据权利要求2所述的具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，其特征在于：所述稳压与输出模块采用的稳压芯片型号分别是：稳压芯片NV1是LM138，稳压芯片NV2是LM138，稳压芯片NV3是LM150，稳压芯片NV1对应的输出回路电压调整范围为+5V—+18V，稳压芯片NV2对应的输出回路电压调整范围为-5V—-18V，稳压芯片NV3对应的输出回路电压调整范围为+20V—+30V。

4.根据权利要求3所述的具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，其特征在于：所述交流输入模块中，电阻R9与电容C14并联后，一端与接线端子P1的第一引脚相连，另一端与接线端子P1的第二引脚相连；电容C10和电容C15串联后一端与接线端子P1的第一引脚相连，另一端与接线端子P1的第二引脚相连，电容C10的一端和电容C15的一端相连，并共同接地；熔断器F1的一端与接线端子P1的第二引脚相连，熔断器F2的一端与接线端子P1的第一引脚相连。

5.根据权利要求4所述的具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，其特征在于：所述整流与滤波模块中，共模电感L3的第一引脚与熔断器F2的另一端相连，共模电感L3的第三引脚与熔断器F1的另一端相连，共模电感L3的第二引脚与电容C13的一端、电容C16的一端和整流元件VA1的第三引脚相连，共模电感L3的第一引荐与电容C11的另一端、电容C13的另一端和整流元件VA1的第二引脚相连；电容C11的另一端和电容C16的另一端相连后共同接地。

6.根据权利要求5所述的具有基准电压反馈网络的反激式直流稳压装置，其特征在于：所述光耦反馈模块中，输出电压可调的稳压芯片NV1的第一引脚与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电阻R23的一端以及光电耦合器U1输入侧的阳极相连，电阻R23的另一端和光电耦合器U1输入侧的阴极以及稳压管U2的第三引脚相连；光电耦合器U1输出侧的阳极与电阻R22的一端相连，光电耦合器U1输出侧的阴极与电容C36的一端和端子排P2的第一引脚相连；电容C36的另一端与电阻R22的另一端相连；光电耦合器U1输出侧的阳极与驱动芯片IC1的第一引脚以及驱动芯片IC1的第二引脚相连，电容C21与电阻R14并联，电容C21的一端与驱动芯片IC1的第一引脚相连，电容C21的另一端与驱动芯片IC1的第二引脚相连。

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