CN214674930U - 一种大功率直流电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率直流电源电路，包括交流电输入，防浪涌电路，IGBT逆变电路，隔离驱动电路，DSP控制电路，电源监控电路，过流信号产生电路，高频变压器，所述防浪涌电路用于抑制浪涌电流，所述电源监控电路用于监控大功率直流电源安全运行，所述过流信号产生电路用于检测流过变压器的一次电流，所述DSP控制电路用于输出PWM信号，用于控制电路总开关，用于传输数据和接收数据。本实用新型大功率直流电源电路减少了浪涌电流的危害，并对IGBT管进行可靠的过流检测与产生过流信号保护IGBT管的安全，并带有监控功能监控电路的运行状态，电路抗干扰能力强，安全可靠，输出电压稳定。

Description

一种大功率直流电源电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体是一种大功率直流电源电路。

背景技术

随着电力电子技术的蓬勃发展，直流稳压电源成为各种电子设备不可缺少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备能否安全可靠地工作，同时应用大功率直流电源端的场合越来越多，所需大功率直流电源需要更加的方便实用、可靠性高、抗干扰能力强，安全稳定，相比于实用可控硅等其他方式的传统电源，IGBT管的使用使得开关电源的输出电压波动小，平均电压高，电源转换效率高，响应快，提高逆变电源工作频率，但IGBT 管在大功率电源中由于承受大电流而容易损坏，传统的过流检测方法使用分立器件，集成度低，保护效果不明显，安全性能低，并且对于的大功率输入，容易导致电源在启动的瞬间产生较大的浪涌电流而导致电源前端的元器件承受过大的工作电流，导致元器件过早失效或者使用寿命降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大功率直流电源电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种大功率直流电源电路，包括交流电输入，防浪涌电路，IGBT逆变电路，隔离驱动电路，DSP控制电路，电源监控电路，过流信号产生电路，高频变压器，所述防浪涌电路用于抑制浪涌电流，所述电源监控电路用于监控大功率直流电源安全运行，所述过流信号产生电路用于检测流过变压器的一次电流，所述DSP控制电路用于输出PWM信号，用于控制电路总开关，用于传输数据和接收数据。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述所述交流电输入通过整流连接所述防浪涌电路的输入端为电路提供直流电，所述防浪涌电路的输出端通过滤波连接所述IGBT逆变电路的输入端，所述IGBT逆变电路的输出端连接过流信号产生电路的采集端和高频变压器的输入端，过流信号产生电路的输出端连接DSP控制电路的AD端，所述DSP控制电路的 PWM输出端通过所述隔离驱动电路连接所述IGBT逆变电路的驱动端，所述DSP控制电路的控制端通过总开关连接所述交流电输入，所述电源监控电路的数据端连接所述DSP控制电路的数据端。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述交流电输入包括交流电源AC，所述交流电源 AC连接整流器T1的输入端，整流器T1的输出端4连接电阻R1和辅助开关K1，整流器T1的端口2连接地端、电容C2、电阻R3、电容C3、IGBT管N2的E极、二极管D2的阳极、 IGBT管N4的E极和二极管D4的阳极，辅助开关K1的另一端连接电阻R1的另一端和电感 L1，电感L1的另一端连接电容C1、电阻R2、电容C3的另一端、IGBT管N1的C极、二极管D1的阴极、IGBT管N3的C极、二极管D3的阴极和电容C6，电容C1的另一端连接电容C2的另一端、电阻R2的另一端和电阻R3的另一端，IGBT管N1的E极连接二极管D1 的阳极、电容C4、IGBT管N2的C极和二极D2的阴极，电容C4的另一端依次通过电感L2 和电流互感器连接变压器W的初级绕组，IGBT管N3的E极连接二极管D3的阳极、IGBT 管N4的C极、二极管D4的阴极和变压器W初级绕组的另一端，变压器W的刺激绕住连接整流器T2的输入端。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述过流信号产生电路包括运放A1-A4、电阻R5-R12和二极管D5-D7，所述运放A1的反相端连接电阻R4、电阻R5和电阻R8，运放A1 的同相端连接地端和电阻R9，运放A1的输出端连接二极管D5的阴极和二极管D6的阳极，二极管D5的阳极和电阻R5的另一端连接并通过电阻R6连接电阻R7和运放A2的反相端，二极管D6的阴极连接电阻R8的另一端和运放A2的同相端，运放A2的输出端连接电阻R7 的另一端和运放A3的反相端，电阻R4的另一端连接电流互感器，运放A3的反相端连接电阻R9的另一端和电阻R10，运放A3的输出端连接电阻R10和运放A4的反相端，运放 A4的同相端连接电阻R11和电阻R2，电阻R11的另一端连接参考电压，电阻R12的另一端通过二极管D7的阴极连接运放A4的输出端和DSP控制电路的AD端。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述电源监控电路包括MCU处理器和DRAM存取存储器，所述MCU处理器通过DRAM存取存储器连接DSP芯片，MCU处理器通过设置相应的CAN总线接口和无线传感网接口连接无线通讯设备。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述辅助开关K1和电阻R1组成防浪涌电路，IGBT 管N1-N4和二极管D1-D4组成IGBT逆变电路，DSP芯片组成DSP控制电路。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述DSP芯片选用TMS320LF2407芯片，MCU处理器选用S3C6410芯片，运放A1-A2选用LT1001，运放A3选用LM358，运放A3选用LM211 比较器。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述无线通讯设备选用两种方式，一种是现场总线形式，选用CAN总线，另一种是无线传感网方式，选用ZIGBEE形式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型大功率直流电源电路减少了浪涌电流的危害，并对IGBT管进行可靠的过流检测与产生过流信号保护IGBT管的安全，并带有监控功能监控电路的运行状态，电路抗干扰能力强，安全可靠，输出电压稳定。

附图说明

图1为本实用新型大功率直流电源电路的原理方框示意图。

图2为本实用新型大功率直流电源电路的电路图。

图3为本实用新型过流信号产生电路的电路图。

图4为本实用新型电源监控电路的连接示意图。

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做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。

实施例1：请参阅图1，一种大功率直流电源电路，包括交流电输入，防浪涌电路，IGBT逆变电路，隔离驱动电路，DSP控制电路，电源监控电路，过流信号产生电路和高频变压器，所述防浪涌电路用于抑制浪涌电流，所述防浪涌电路的输入连接所述交流电输入，所述防浪涌电路的输出端通过滤波连接所述IGBT逆变电路的输入端，所述DSP控制电路用于输出PWM信号，用于控制电路总开关，用于传输数据和接收数据，所述DSP控制电路的PWM输出端通过所述隔离驱动电路连接所述IGBT逆变电路的驱动端，所述DSP控制电路的控制端通过总开关连接所述交流电输入，所述电源监控电路用于监控大功率直流电源安全运行，所述电源监控电路的数据端连接所述DSP控制电路的数据端，所述过流信号产生电路用于检测流过变压器的一次电，所述过流信号产生电路的输出端连接DSP控制电路的AD端，所述过流信号产生电路的采集端和高频变压器的输入端连接所述IGBT逆变电路的输出端。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2，交流电输入包括交流电源AC，所述交流电源AC连接整流器T1的输入端，整流器T1的输出端4连接电阻R1和辅助开关K1，整流器T1的端口2连接地端、电容C2、电阻R3、电容C3、IGBT管N2的E极、二极管D2 的阳极、IGBT管N4的E极和二极管D4的阳极，辅助开关K1的另一端连接电阻R1的另一端和电感L1，电感L1的另一端连接电容C1、电阻R2、电容C3的另一端、IGBT管N1的C 极、二极管D1的阴极、IGBT管N3的C极、二极管D3的阴极和电容C6，电容C1的另一端连接电容C2的另一端、电阻R2的另一端和电阻R3的另一端，IGBT管N1的E极连接二极管D1的阳极、电容C4、IGBT管N2的C极和二极D2的阴极，电容C4的另一端依次通过电感L2和电流互感器连接变压器W的初级绕组，IGBT管N3的E极连接二极管D3的阳极、IGBT管N4的C极、二极管D4的阴极和变压器W初级绕组的另一端，变压器W的刺激绕住连接整流器T2的输入端。

实施例3：在实施例2的基础上，请参阅图3，过流信号产生电路包括运放A1-A4、电阻R5-R12和二极管D5-D7，所述运放A1的反相端连接电阻R4、电阻R5和电阻R8，运放 A1的同相端连接地端和电阻R9，运放A1的输出端连接二极管D5的阴极和二极管D6的阳极，二极管D5的阳极和电阻R5的另一端连接并通过电阻R6连接电阻R7和运放A2的反相端，二极管D6的阴极连接电阻R8的另一端和运放A2的同相端，运放A2的输出端连接电阻R7的另一端和运放A3的反相端，电阻R4的另一端连接电流互感器，运放A3的反相端连接电阻R9的另一端和电阻R10，运放A3的输出端连接电阻R10和运放A4的反相端，运放A4的同相端连接电阻R11和电阻R2，电阻R11的另一端连接参考电压，电阻R12的另一端通过二极管D7的阴极连接运放A4的输出端和DSP控制电路的AD端。

实施例4：在实施例2的基础上，请参阅图4，电源监控电路包括MCU处理器和DRAM存取存储器，所述MCU处理器通过DRAM存取存储器连接DSP芯片，MCU处理器通过设置相应的CAN总线接口和无线传感网接口连接无线通讯设备。

本实用新型的工作原理是：交流电经过整流输出直流电，通过防浪涌电路减少浪涌电流，再经过IGBT逆变电路，通过DSP控制电路输出PWM信号给隔离驱动电路，隔离驱动电路驱动逆变电路的IGBT管工作，将直流电逆变为交流电，过流信号产生电路通过电流互感器采样变压器的一次电流产生过流信号，将过流信号输入DSP控制电路，保护IGBT 管的正常工作，最终再通过变压器和整流器处理输出大功率直流稳压，DSP控制电路通过电源监控电路传输数据给用户进行电源监控，其中，浪涌电路中，电路开启时，由于电阻 R1的存在，电容C1产生的浪涌电流大大减少，待电容C1充入点电后，闭合辅助开关K1，电阻R1被短路减少限流电阻发热，在过流信号产生电路中，由电流互感器采样电流信号，转换为电压信号再经过绝对值转换、电压放大火热比较器产生过流信号反馈给DSP控制电路，由DSP内部软件系统进行计算控制隔离驱动电路的工作，当检测到短暂的过流信号后， DSP芯片控制隔离驱动电路封锁IGBT的驱动信号，若过流信号消失，DSP芯片重新控制隔离驱动电路工作，当检测到连续的过流信号，DSP芯片则控制总开关的断开，控制总电路的停止运行，并通过MCU控制器的CAN总线和无线传感网信号进行无线监控。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种大功率直流电源电路，其特征在于，

该大功率直流电源电路包括：交流电输入，防浪涌电路，IGBT逆变电路，隔离驱动电路，DSP控制电路，电源监控电路，过流信号产生电路和高频变压器；

防浪涌电路：用于抑制浪涌电流，所述防浪涌电路的输入连接所述交流电输入，所述防浪涌电路的输出端通过滤波连接所述IGBT逆变电路的输入端；

DSP控制电路：用于输出PWM信号，用于控制电路总开关，用于传输数据和接收数据，所述DSP控制电路的PWM输出端通过所述隔离驱动电路连接所述IGBT逆变电路的驱动端，所述DSP控制电路的控制端通过总开关连接所述交流电输入；

电源监控电路：用于监控大功率直流电源安全运行，所述电源监控电路的数据端连接所述DSP控制电路的数据端；

过流信号产生电路：用于检测流过变压器的一次电，所述过流信号产生电路的输出端连接DSP控制电路的AD端，所述过流信号产生电路的采集端和高频变压器的输入端连接所述IGBT逆变电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种大功率直流电源电路，其特征在于，所述交流电输入包括交流电源AC，所述交流电源AC连接整流器T1的输入端，整流器T1的输出端4连接电阻R1和辅助开关K1，整流器T1的端口2连接地端、电容C2、电阻R3、电容C3、IGBT管N2的E极、二极管D2的阳极、IGBT管N4的E极和二极管D4的阳极，辅助开关K1的另一端连接电阻R1的另一端和电感L1，电感L1的另一端连接电容C1、电阻R2、电容C3的另一端、IGBT管N1的C极、二极管D1的阴极、IGBT管N3的C极、二极管D3的阴极和电容C6，电容C1的另一端连接电容C2的另一端、电阻R2的另一端和电阻R3的另一端，IGBT管N1的E极连接二极管D1的阳极、电容C4、IGBT管N2的C极和二极D2的阴极，电容C4的另一端依次通过电感L2和电流互感器连接变压器W的初级绕组，IGBT管N3的E极连接二极管D3的阳极、IGBT管N4的C极、二极管D4的阴极和变压器W初级绕组的另一端，变压器W的刺激绕住连接整流器T2的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种大功率直流电源电路，其特征在于，所述过流信号产生电路包括运放A1-A4、电阻R5-R12和二极管D5-D7，所述运放A1的反相端连接电阻R4、电阻R5和电阻R8，运放A1的同相端连接地端和电阻R9，运放A1的输出端连接二极管D5的阴极和二极管D6的阳极，二极管D5的阳极和电阻R5的另一端连接并通过电阻R6连接电阻R7和运放A2的反相端，二极管D6的阴极连接电阻R8的另一端和运放A2的同相端，运放A2的输出端连接电阻R7的另一端和运放A3的反相端，电阻R4的另一端连接电流互感器，运放A3的反相端连接电阻R9的另一端和电阻R10，运放A3的输出端连接电阻R10和运放A4的反相端，运放A4的同相端连接电阻R11和电阻R2，电阻R11的另一端连接参考电压，电阻R12的另一端通过二极管D7的阴极连接运放A4的输出端和DSP控制电路的AD端。

4.根据权利要求3所述的一种大功率直流电源电路，其特征在于，所述电源监控电路包括MCU处理器和DRAM存取存储器，所述MCU处理器通过DRAM存取存储器连接DSP芯片，MCU处理器通过设置相应的CAN总线接口和无线传感网接口连接无线通讯设备。

5.根据权利要求4所述的一种大功率直流电源电路，其特征在于，所述辅助开关K1和电阻R1组成防浪涌电路，IGBT管N1-N4和二极管D1-D4组成IGBT逆变电路，DSP芯片组成DSP控制电路。

6.根据权利要求5所述的一种大功率直流电源电路，其特征在于，所述DSP芯片选用TMS320LF2407芯片，MCU处理器选用S3C6410芯片，运放A1-A2选用LT1001，运放A3选用LM358，运放A3选用LM211比较器。

7.根据权利要求4所述的一种大功率直流电源电路，其特征在于，所述无线通讯设备选用两种方式，一种是现场总线形式，选用CAN总线，另一种是无线传感网方式，选用ZIGBEE形式。

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