CN216851776U - 电源电路及电源变换器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源电路及电源变换器，涉及电源技术领域，解决了交流直流转换电路的容易将干扰耦合到输入滤波电路，造成电磁兼容问题，包括依次耦接的电源输入端、输入滤波模块、交流直流转换模块、直流母线电容以及输出隔离直流转换模块；电源电路固定于印制电路板上，电源电路内用于耦接不同电学元件的导线集成于印制电路板内，在印制电路板上，直流母线电容的固定位置处于输入滤波模块的固定位置和交流直流转换模块的固定位置之间。本申请将直流母线电容设置于输入滤波模块和交流直流转换模块之间，能够在空间位置上能够避免交流直流转换模块对输入滤波模块的干扰，从而优化电源电路的电磁兼容特性。

Description

电源电路及电源变换器

技术领域

本申请涉及电源技术领域，具体涉及一种电源电路及电源变换器。

背景技术

随着5G、物联网、人工智能、VR/AR、无人驾驶等新一代信息技术的快速演进，要求数据中心有更强的计算能力、更大的存储能力以及更快的传输能力。而这一切都需要消耗更高的功率，同时也意味着电源功率密度将进一步极大提高。

随时电源功率密度的进一步提升，电源的风扇散热能力有限，不能支持高功率和高功率密度的电源解决方案，因此，现有的数据中心的电源形态逐渐转为板冷或者浸没式液冷，但是在现有的带风扇或者无风扇的高功率密度电源器件中，由于交流直流转换电路包含了高频开关和高频磁件电感，会向四周辐射干扰，容易将干扰耦合到输入滤波电路，造成电磁兼容问题。

实用新型内容

本申请提供一种通过优化电源电路及电源变换器交直流转换电路和滤波电路的布局方式，以改善器件中的电磁兼容问题，使电源工作更加稳定的一种电源电路及电源变换器。

一方面，本申请提供一种电源电路，所述电源电路包括依次耦接的电源输入端、输入滤波模块、交流直流转换模块、直流母线电容以及输出隔离直流转换模块；

所述电源电路固定于印制电路板上，所述电源电路内用于耦接不同电学元件的导线集成于所述印制电路板内，在印制电路板上，所述直流母线电容的固定位置处于所述输入滤波模块的固定位置和所述交流直流转换模块的固定位置之间。

在本申请一种可能的实现方式中，所述输出隔离直流转换模块包括原边单元和副边单元，

所述副边单元包括变压器和输出整流部，所述输出整流部耦接于所述变压器的副边和所述电源输出端之间；

所述原边单元包括第一开关部和谐振部，所述原边单元耦接于所述直流母线电容的输出端和变压器的原边之间。

在本申请一种可能的实现方式中，所述输入滤波模块、交流直流转换模块、所述原边单元以及所述副边单元沿所述印制电路板的第一方向排列。

在本申请一种可能的实现方式中，在所述印制电路板上，所述输入滤波模块和所述交流直流转换模块之间设置有多个所述直流母线电容。

在本申请一种可能的实现方式中，多个所述直流母线电容沿所述印制电路板的第二方向排列，所述第二方向与所述第一方向不同。

在本申请一种可能的实现方式中，所述输入滤波模块包括第一电容、第二电容以及共模电感，所述共模电感包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的一端和所述第二线圈的一端均与所述电源输入端耦接，所述第一线圈的另一端与所述第一电容的一端耦接，所述第二线圈的另一端与所述第二电容的一端耦接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均与地线耦接。

在本申请一种可能的实现方式中，所述第一电容和所述第二电容均为Y电容。

在本申请一种可能的实现方式中，所述输入滤波模块包括与所述电源输入端耦接的保险丝。

在本申请一种可能的实现方式中，所述交流直流转换模块包括第三电容、整流单元和功率校正单元，所述第三电容与所述输入滤波模块的输出端耦接，所述整流单元耦接于所述第三电容和所述功率校正单元之间，所述功率校正单元耦接于所述直流母线电容。

另一方面，本申请提供一种电源变换器，所述电源变换器包括如所述的电源电路。

本申请公开了一种印制在印制电路板上的电源电路，电源电路包括依次耦接的输入滤波模块、交流直流转换模块、直流母线电容以及输出隔离直流转换模块，其中，直流母线电容在印制电路板上处于输入滤波模块和交流直流转换模块之间，由于直流母线电容的体积较大，将直流母线电容设置于输入滤波模块和交流直流转换模块之间，能够在空间位置上能够避免交流直流转换模块对输入滤波模块的干扰，从而优化电源电路的电磁兼容特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的电源电路的一个实施例结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的电源电路的一个实施例结构示意图；

图3是本申请实施例中提供的电源电路的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种电源电路及电源变换器，以下分别进行详细说明。

如图1所示，为本申请实施例中电源电路的一个实施例结构示意图，该电源电路包括依次耦接的电源输入端100、输入滤波模块200、交流直流转换模块 300、直流母线电容400以及输出隔离直流转换模块500。其中，输入滤波模块 200用于接收交流电源并对输入的交流电源进行滤波，交流直流转换模块300 用于将交流电源转换为直流电源，并将交流电源转换后给直流母线电容400进行充电，当直流母线电容400充电达到预设的电压值后，直流母线电容400控制交流直流转换模块300和输出隔离直流转换模块500连通，以使输出隔离直流转换模块500将交流直流转换模块300转换的直流电源进行变换后输出至外部设备。

在本实施例中，如图2所示，电源电路固定于印制电路板上，电源电路内用于耦接不同电学元件的导线集成于印制电路板内，在印制电路板上，直流母线电容400的固定位置处于输入滤波模块200的固定位置和交流直流转换模块 300的固定位置之间，交流直流转换模块300耦接于输入滤波模块200的输出端，直流母线电容400耦接于交流直流转换模块300的输出端，电源电路的功率依次沿输入滤波模块200、交流直流转换模块300、直流母线电容400的方向流向输出隔离直流转换模块500。

本申请公开了一种印制在印制电路板上的电源电路，电源电路包括依次耦接的输入滤波模块200、交流直流转换模块300、直流母线电容400以及输出隔离直流转换模块500，其中，直流母线电容400在印制电路板上处于输入滤波模块200和交流直流转换模块300之间，由于直流母线电容400的体积较大，将直流母线电容400设置于输入滤波模块200和交流直流转换模块300之间，能够在空间位置上能够避免交流直流转换模块300对输入滤波模块200的干扰，从而优化电源电路的电磁兼容特性。

在本实施例中，电源输入端100可以是具有零线和火线的市电，如图1所示，图中的L为火线，N为零线。

在本实施例中，输入滤波模块200具体包括第一电容CY1、第二电容CY2 以及共模电感L1，第一电容CY1和第二电容CY2均为Y电容，共模电感L1包括第一线圈和第二线圈，第一线圈的一端和第二线圈的一端分别与电源输入端 100的零线和火线耦接，即第一线圈的引脚1与电源输入端100的零线耦接，第二线圈的引脚2与电源输入端100的火线耦接，第一线圈的另一端与第一电容 CY1的一端耦接，第二线圈的另一端与第二电容CY2的一端耦接，即第一线圈的引脚3与第一电容CY1的一端耦接，第二线圈的引脚4与第二电容CY2的一端耦接，第一电容CY1的另一端和第二电容CY2的另一端均与地线耦接。通过第一电容CY1、第二电容CY2以及共模电感L1抑制电源输入端100输入的交流电源信号中的共模干扰，由于不同的Y电容的耐高压值不同，可以根据具体的实际情况，调整第一电容CY1和第二电容CY2的容值，改变第一电容CY1和第二电容CY2的截止频率。

输入滤波模块200还包括保险丝H1，输入滤波模块200与电源输入端 100100的火线之间耦接有保险丝H1，保险丝H1在熔断能够切断电流，起到保护电路的作用。

在本实施例中，交流直流转换模块300包括第三电容CP、整流单元301和功率校正单元302，第三电容与输入滤波模块200的输出端耦接，整流单元301 耦接于第三电容和功率校正单元302之间，功率校正单元302耦接于直流母线电容400。

具体的，第三电容CP的两端与共模电感L1耦接；

整流单元301包括整流桥RC，整流桥RC的两个输入端与第三电容CP的两端耦接，整流桥RC的两个输出端与功率校正单元302的输入端耦接；

功率校正单元302可以是升压电路、H PFC电路或图腾PFC(Totem PFC)电路，在本实施例中，功率校正单元302包括第二电感L2、第三电感L3和第二开关部，第二开关部具体包括第一开关AS1、第一开关AS2、第一二极管D1和第二二极管D2，第一开关AS1和第一开关AS2均采用的是N沟道的MOS管，第二电感L2的第一端和第三电感L3第一端均耦接至整流桥RC的同一个输出端，第二电感L2的第二端耦接于第一二极管D1的正极，第三电感L3第二端耦接于第二二极管D2的正极，第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极耦接至直流母线电容400的第一端，第一开关AS1的漏极耦接至第一二极管D1的正极，第一开关AS2的漏极均耦接至第二二极管D2的正极，第一开关AS1的源极和第一开关AS2的源极均直流母线电容400的第二端。

应用过程中，通过第三电容CP和整流桥RC将输入滤波模块200输入的交流电源转换为直流电源，并通过功率校正单元302的功率因数校正措施(Power Factor Correction，PFC)来减少电源信号中的谐波电流。

在本实施例中，输出隔离直流转换模块500具体包括原边单元和副边单元，副边电路耦接与原边单元和电源输出端600之间，

副边单元包括变压器TS和输出整流部501，输出整流部501耦接于变压器的副边和输出隔离直流转换模块500的输出端之间，原边单元包括第一开关部 502和谐振部503，原边单元耦接于直流母线电容400的输出端和变压器的原边之间。

变压器包括原边LT1和副边LT2，原边LT1耦接于原边单元，副边LT2耦接于输出整流部501；

具体的，第一开关部502包括开关PS1～开关PS4，开关PS1～开关PS4均采用的是N沟道的MOS管，并构成了一个全桥结构，开关PS1的漏极和开关PS2的漏极均耦接于直流母线电容400的第一端，开关PS3的源极和开关PS4的源极均耦接于直流母线电容400的第二端，开关PS1的源极与开关PS3的漏极耦接，开关 PS2的源极与开关PS4的漏极耦接；

谐振部503包括第四电感L4和第四电容C4，第四电容C4的第一端耦接于开关PS2的源极与开关PS4的漏极的耦接点处，第四电容C4的第二端与第四电感 L4第一端耦接，第四电感L4的第二端耦接于变压器原边LT1的第一端，变压器原边LT1的第二端耦接于开关PS1的源极与开关PS3的漏极的耦接点处。

应用过程中，当直流母线电容400充电至预设的电压值后，通过原边单元将直流母线电容400输出的直流信号转换为目标电压值的直流信号。

输出整流部501包括第五电容C5和开关SS1～开关SS4，开关SS1～开关SS4 均采用的是N沟道的MOS管，并构成了一个全桥结构，开关SS1的漏极和开关 SS2的漏极均耦接于第五电容C5的第一端，开关SS3的源极和开关SS4的源极均耦接于第五电容C5的第二端，开关SS1的源极与开关SS3的漏极耦接，开关SS2 的源极与开关SS4的漏极耦接；变压器副边LT2的第一端耦接于开关SS2的源极与开关SS4的漏极的耦接点处，变压器副边LT2的第二端耦接于开关SS1的源极与开关SS3的漏极的耦接点处，将第五电容C5与开关SS3的源极的耦接点处作为电源输出端600。

应用过程中，在原边单元将直流母线电容400输出的直流信号转换为目标电压值的直流信号后，通过副边单元将目标电压值直流信号进行整流，并经电源输出端600输出整流后的目标电压值直流信号。

在本申请的另一个实施例中，如图3所示，输入滤波模块200、交流直流转换模块300、原边单元以及副边单元沿印制电路板的第一方向排列。在印制电路板上，输入滤波模块200和交流直流转换模块300之间设置有多个直流母线电容400，多个直流母线电容400沿印制电路板的第二方向排列，第二方向与第一方向不同，交流直流转换模块300耦接于输入滤波模块200的输出端，多个直流母线电容400相互并联并均耦接于交流直流转换模块300的输出端，电源电路的功率沿第一方向流向输出隔离直流转换模块500。

在本申请的另一个实施例中，本申请提供一种电源变换器，电源变换器包括如上述的电源电路，且本实施例中的电源变换器采用的是无风扇电源变换器。

以上对本申请实施例所提供的一种电源电路及电源变换器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电源电路，其特征在于，所述电源电路包括依次耦接的电源输入端、输入滤波模块、交流直流转换模块、直流母线电容、输出隔离直流转换模块以及电源输出端；

所述电源电路固定于印制电路板上，所述电源电路内用于耦接不同电学元件的导线集成于所述印制电路板内，在印制电路板上，所述直流母线电容的固定位置处于所述输入滤波模块的固定位置和所述交流直流转换模块的固定位置之间。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述输出隔离直流转换模块包括原边单元和副边单元，

所述副边单元包括变压器和输出整流部，所述输出整流部耦接于所述变压器的副边和所述电源输出端之间；

所述原边单元包括第一开关部和谐振部，所述原边单元耦接于所述直流母线电容的输出端和变压器的原边之间。

3.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述输入滤波模块、交流直流转换模块、所述原边单元以及所述副边单元沿所述印制电路板的第一方向排列。

4.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于，在所述印制电路板上，所述输入滤波模块和所述交流直流转换模块之间设置有多个所述直流母线电容。

5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，多个所述直流母线电容沿所述印制电路板的第二方向排列，所述第二方向与所述第一方向不同。

6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述输入滤波模块包括第一电容、第二电容以及共模电感，所述共模电感包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的一端和所述第二线圈的一端均与所述电源输入端耦接，所述第一线圈的另一端与所述第一电容的一端耦接，所述第二线圈的另一端与所述第二电容的一端耦接，所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均与地线耦接。

7.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容均为Y电容。

8.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于，所述输入滤波模块包括与所述电源输入端耦接的保险丝。

9.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述交流直流转换模块包括第三电容、整流单元和功率校正单元，所述第三电容与所述输入滤波模块的输出端耦接，所述整流单元耦接于所述第三电容和所述功率校正单元之间，所述功率校正单元耦接于所述直流母线电容。

10.一种电源变换器，其特征在于，所述电源变换器包括如权利要求1至9中的任意一项所述的电源电路。

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