CN218771770U - 高功率密度导轨电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高功率密度导轨电源，包括π形滤波模块、功率因数校正模块、主功率变换模块、控制模块以及输出模块，其中，功率因数校正模块，包括贴于PCB底板的贴片MOS管和二极管、设置在PCB底板顶层的两颗立式升压电感，在立式升压电感后卧倒放置有第一电解电容；控制模块，包括用于对功率因数校正模块进行控制的第一芯片以及用于对主功率变换模块进行控制的第二芯片，第一芯片和第二芯片设置在一立式小板上，第一电解电容与立式小板并排放置。本实用新型通过两颗控制芯片及外围元器件单独放置在一个小板上，电解电容紧挨小板卧倒并排放置，使整个电源形成较细窄化的形状布置，大大减小了电源体积。

Description

高功率密度导轨电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别是涉及一种高功率密度导轨电源。

背景技术

目前的电子设备对开关电源的要求越来越高，尤其是一些仪表、控制、通讯设备、灯具等不仅对其基本性能、可靠性能要求极高，而且对其安装、维护、携带是否简便、外表是否美观，所占用的空间大小是否最小化，运输是否低成本等等都提出较高要求。

常规的开关电源在安装方面都需要留有安装孔位置，方便安装紧固在设备上。但对于一些特殊的仪器仪表灯具设备，整机的安装大部分是安装在墙面上或者天花板上，这些设备里面的电源，如果后期需要升级更换，维护拆装都比较困难。

对于一些特殊的用电设备，常规安装方式的电源已经满足不了要求。为解决安装上的瓶颈，亟需提供一种无需固定螺钉的采用推拉安装方式的导轨式电源，且为了满足目前市场的要求，亟需提供一种轻型化的高功率密度导轨电源。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高功率密度导轨电源，该导轨电源具有轻型化且功率密度高的优势。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种高功率密度导轨电源，其特征在于，包括：π形滤波模块、功率因数校正模块、主功率变换模块、控制模块以及输出模块，其中，所述π形滤波模块，用于对输入的信号进行整流滤波；所述功率因数校正模块，包括贴于PCB底板的贴片MOS管和二极管、设置在所述PCB底板顶层的两颗立式升压电感以及在立式升压电感后卧倒放置有第一电解电容；所述控制模块，包括用于对功率因数校正模块进行控制的第一芯片以及用于对主功率变换模块进行控制的第二芯片，所述第一芯片和所述第二芯片设置在一立式小板上，所述第一电解电容与所述立式小板并排放置；所述输出模块，用于对输出的信号进行整流滤波，输出目标电压。

在一个实施例中，所述立式升压电感为PFC立式升压电感，所述电解电容为PFC电解电容。

在一个实施例中，所述主功率变换模块包括贴于PCB底板的贴片MOS管、设置在所述PCB底板顶层一谐振电感和一谐振电容以及设置在谐振电感后的变压器，所述变压器为工字变压器。

在一个实施例中，所述立式小板远离所述立式升压电感。

在一个实施例中，所述输出模块，包括：输出二极管整流器件和输出滤波元器件，所述输出二极管整流器件和所述输出滤波元器件包括贴片二极管，电容和第二电解电容，所述贴片二极管设置在所述工字变压器底部，所述电容放置在端口两侧，所述第二电解电容卧倒放置在输出端口。

在一个实施例中，所述电容为瓷片电容。

在一个实施例中，所述π形滤波模块，包括两颗X1电容、一共模电感，两颗Y电容组成，X1电容放置共模电感两边，Y电容通过接地连接到外壳。

在一个实施例中，所述共模电感、所述X1电容采用卧式且呈一字布局。

本实用新型的有益效果在于：采用贴片封装形式的布局方式，功率电感采用分散的小型立式电感，这样的设计方式可以在同等功率级输出的条件下，可以将功率电感、变压器体积的设计更加微型化，整体的能量损耗平摊到每个功率器件上面，热分布比较均匀，提高了整机功率密度，且通过两颗控制芯片及外围元器件单独放置在一个小板上，电解电容紧挨小板卧倒并排放置，使整个电源形成较细窄化的形状布置，大大减小了电源体积。

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获得其他的附图。

图1是本实用新型的一个实施例中的高功率密度导轨电源的整机电路框图；

图2是本实用新型的又一个实施例中的高功率密度导轨电源的器件分布图；

图3是本实用新型的再一个实施例中的高功率密度导轨电源的电气连接图。

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作出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种高功率密度导轨电源，包括：π形滤波模块100、功率因数校正模块200、主功率变换模块300、控制模块400以及输出模块500，其中，

所述π形滤波模块100，用于对输入的信号进行整流滤波。

所述功率因数校正模块200，包括贴于PCB底板的贴片MOS管和二极管、设置在所述PCB底板顶层的两颗立式升压电感以及在立式升压电感后卧倒放置有第一电解电容。

具体为：所述功率因数校正模块200，两颗D2PAK贴片封装功率MOS管、两颗贴片二极管、两颗小型立式升压电感和一颗电解电容。贴片MOS管和二极管紧挨放置在PCB板底层，两颗立式升压电感放置在PCB板顶层，两者正对布置，电解电容放置在立式电感之后，整体呈一字排开。

优选的，所述立式升压电感为PFC立式升压电感，所述第一电解电容为PFC电解电容。通过采用高效率的PFC交错式功率变换结构。此电路结构工作在临界交错导通模式(TM模式)，MOS管电应力降低，电感电流平均分布在电感上，可以使用更小的升压电感，能量变化处理起来更加灵活；其次所需电解电容可以使用容量较低的电容，工作的纹波电流比传统的PFC要减弱到一半，因此可以使用尺寸更小的电容。通过这样的电路和布局设计方式，提高了功率等级，缩小了电源空间。

主功率变换模块300，用于进行主功率变换。

所述控制模块400，包括用于对功率因数校正模块进行控制的第一芯片以及用于对主功率变换模块进行控制的第二芯片，所述第一芯片和所述第二芯片设置在一立式小板上，所述第一电解电容与所述立式小板并排放置，所述立式小板远离所述立式升压电感。通过将控制芯片与功率半导体和功率电感分开放置，有利于控制电路部分免受大电流，高电压的噪声干扰，防止信号触发误动作，提高系统的可靠性。电解电容采用细长的低容量的小尺寸电容，紧挨控制小板，使整个电源形成较细窄化的形状布置，大大减小了电源体积。

所述输出模块500，用于对输出的信号进行整流滤波，输出目标电压。

在一个实施例中，所述主功率变换模块300包括贴于PCB底板的贴片MOS管、设置在所述PCB底板顶层一谐振电感和一谐振电容以及设置在谐振电感后的变压器，所述变压器为工字变压器。一个优选的实施例为，主功率变换模块，包括两颗D2PAK贴片MOS管，一颗小型立式谐振电感、一颗谐振电容和一个工字变压器。主功率变换采用高效的LLC谐振设计方案，此方案主变压器采用的是立式工字变压器，此变压器压缩了PCB整体宽度，长度略微增加，但安全可靠性增加，原边与副边传输功率不变，因此整机不但效率高，而且安全可靠性大大提高，整体尺寸宽度极度小，电源质量轻，携带方便。

所述输出模块50000包括输出二极管整流器件和输出滤波元器件，所述输出二极管整流器件和所述输出滤波元器件包括贴片二极管，电容和第二电解电容，所述贴片二极管设置在所述工字变压器底部，所述电容放置在端口两侧，所述第二电解电容卧倒放置在输出端口，电源整体呈一字线性布局。

优选的，输出模块400的电容为瓷片电容。

优选的，为尽量减小电源宽度，第二电解电容采用卧倒式的放置，贴片放置在PCB底层，同时合理放置对地的瓷片电容，不仅满足体积空间最小化，也抑制了电源对外部设备的干扰，让电源整体性能得到大幅度提升。

π形滤波模块10，包括两颗X1电容、一共模电感，两颗Y电容组成，X1电容放置共模电感两边，Y电容通过接地连接到外壳。X1电容采用卧式，共模电感采用立式，X1电容放置共模电感两边，顺利达到抑制差模和共模噪声作用，Y电容通过接地连接到散热外壳，顺利达到进一步抑制共模噪声作用。滤波器整体呈一字布局，压缩了电源整体宽度尺寸。

本实施例通过合理利用特殊的元器件(包括小型的立式电感，工字变压器等等)进行空间布局，运用先进的PFC交错式功率因数校正电路和高效输出的LLC谐振电路的主体方案实施，最终实现了一款轻型、高功率密度导轨电源，此电源具有质量轻巧型，宽度狭窄型，性能高可靠性等特点，其安装方式无需螺钉紧固，可以直接通过设备预留的卡槽轨道，将其推进卡槽轨道即可，其所占用的空间几乎很小很小。这样就合理的解决了特殊设备的电源安装烦恼，同时也给后续整机设备的维护、电源的更换提供了便捷。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种高功率密度导轨电源，其特征在于，包括：π形滤波模块、功率因数校正模块、主功率变换模块、控制模块以及输出模块，其中，

所述π形滤波模块，用于对输入的信号进行整流滤波；

所述功率因数校正模块，包括贴于PCB底板的贴片MOS管和二极管、设置在所述PCB底板顶层的两颗立式升压电感以及在立式升压电感后卧倒放置有第一电解电容；

主功率变换模块，用于进行主功率变换；

所述控制模块，包括用于对功率因数校正模块进行控制的第一芯片以及用于对主功率变换模块进行控制的第二芯片，所述第一芯片和所述第二芯片设置在一立式小板上，所述第一电解电容与所述立式小板并排放置；

所述输出模块，用于对输出的信号进行整流滤波，输出目标电压。

2.根据权利要求1所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述立式升压电感为PFC立式升压电感，所述第一电解电容为PFC电解电容。

3.根据权利要求1所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述主功率变换模块包括贴于PCB底板的贴片MOS管、设置在所述PCB底板顶层一谐振电感和一谐振电容以及设置在谐振电感后的变压器，所述变压器为工字变压器。

4.根据权利要求1所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述立式小板远离所述立式升压电感。

5.根据权利要求3所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述输出模块，包括：输出二极管整流器件和输出滤波元器件，所述输出二极管整流器件和所述输出滤波元器件包括贴片二极管，电容和第二电解电容，所述贴片二极管设置在所述工字变压器底部，所述电容放置在端口两侧，所述第二电解电容卧倒放置在输出端口。

6.根据权利要求4所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述电容为瓷片电容。

7.根据权利要求1所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述π形滤波模块，包括两颗X1电容、一共模电感，两颗Y电容组成，X1电容放置共模电感两边，Y电容通过接地连接到外壳。

8.根据权利要求7所述的高功率密度导轨电源，其特征在于，所述共模电感、所述X1电容采用卧式且呈一字布局。

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