一種隔離30kv且?guī)в袉⑼？刂频膁c?dc模塊電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C?DC模塊電源，包括封裝在金屬殼體內(nèi)部的電源電路，電源電路包括功率驅(qū)動(dòng)電路，還包括控制電路和高隔離反饋及輸出電路。功率驅(qū)動(dòng)電路分別與控制電路、高隔離反饋及輸出電路連接，控制電路與高隔離反饋及輸出電路連接，電源電路有五個(gè)引出端。效果是：本電源具有輸入與輸出隔離電壓高，最高至30KV，長(zhǎng)期工作可靠性高；電源低壓側(cè)有啟停功能控制端，高電平或懸空啟動(dòng)，低電平停止；具有外形尺寸小，模塊化結(jié)構(gòu)，方便用戶安裝；具有較大隔離功率輸出，且隔離變換的效率較高；拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在軍工和科研等領(lǐng)域，滿足了市場(chǎng)需求。
【專利說(shuō)明】
一種隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于醫(yī)療、電力通訊、軍工、安防及智能控制等領(lǐng)域的隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子科技的發(fā)展，高壓電源在很多領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相關(guān)領(lǐng)域?qū)Ω邏弘娫从衅涮厥庖?，許多設(shè)備儀器高、低壓系統(tǒng)中的控制或功率輸出需懸浮于高壓之上，如:電子槍電源、行波管電源、X射線管電源等，為此就必須提供高壓隔離浮地式的直流供電電源。目前市場(chǎng)上該類電源主要是微、小功率的隔離DC/DC電源，輸出功率小，隔離電壓不高；對(duì)于有一定的功率輸出，且具有20KV?30KV隔離電壓的直流供電電源，則其外形尺寸又很大，而且長(zhǎng)期工作的可靠性不高，不利于用戶的安裝及使用。因此隔離電壓高，小體積且便于安裝，高性能的DC/DC電源將有廣闊的市場(chǎng)前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種體積小，可靠性高，高隔離浮地輸出的隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源。
[0004]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是:一種隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源，包括封裝在金屬殼體內(nèi)部的電源電路，所述電源電路包括功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:還包括控制電路和高隔離反饋及輸出電路，所述功率驅(qū)動(dòng)電路分別與控制電路、高隔離反饋及輸出電路連接，所述控制電路與高隔離反饋及輸出電路連接，電源電路有五個(gè)引出端；
具體電路連接為:所述控制電路中，二極管D7的正極接輸入供電端Vi η，二極管D7負(fù)極分別接電阻Rl和R9的一端、功率驅(qū)動(dòng)電路中電感LI的一端，電阻R9的另一端分別接電容Cll的一端、基準(zhǔn)源U3的陰極I腳、三極管Τ4的發(fā)射極，基準(zhǔn)源U3的陽(yáng)極3腳與電容Cl I的另一端相連后接輸入地GND，三極管Τ4的基極接二極管D8的正極，二極管D8的負(fù)極接啟?？刂贫薘S，三極管Τ4的發(fā)射極通過(guò)電阻R7分別接電阻R8的一端、三極管Τ5的基極，控制芯片Ul的觸發(fā)端2腳與閾值端6腳相連后分別接電阻R3和電容C3的一端，控制芯片Ul的接地端I腳分別與電阻R8的另一端、三極管Τ5的發(fā)射極、電容C3的另一端相連后接輸入地GND，控制芯片Ul的電壓控制端5腳通過(guò)電容C4接輸入地GND，控制芯片Ul的復(fù)位端4腳分別接電阻R4的一端、三極管Τ5的集電極，控制芯片Ul的放電端7腳分別接電阻R2的一端、電阻R3的另一端，電阻Rl的另一端分別接控制芯片Ul的電源端8腳、電阻R2和R4的另一端、穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極、電容C2的正極并作為內(nèi)部供電端Vcc，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與電容C2的負(fù)極相連后接輸入地GND，控制芯片Ul的輸出端3腳接功率驅(qū)動(dòng)電路中二極管D2的負(fù)極；
所述高隔離反饋及輸出電路中，高壓隔離功率變壓器TRF次級(jí)Ls的異名端I腳接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極分別接電容C7的正極、二極管D4的負(fù)極、電感L2的一端、電阻Rl 3和R14和R15的一端，電容C8與電容C9和電阻R18并聯(lián)，電感L2的另一端接電容C8的正極并作為隔離輸出正端Vo+引出，高壓隔離功率變壓器TRF次級(jí)Ls的同名端2腳分別與電容C7的負(fù)極、二極管D4的正極、電容CS的負(fù)極相連后接輸出地并作為隔離輸出負(fù)端Vo-引出，電位器RWl的可調(diào)端3腳與一個(gè)固定端I腳相連后接電阻R15的另一端，電阻R16與發(fā)射管D5并聯(lián)，電阻R13的另一端接發(fā)射管D5的正極，發(fā)射管D5的負(fù)極分別接電容ClO的一端、電阻R14的另一端、可調(diào)基準(zhǔn)源U2的陰極3腳，可調(diào)基準(zhǔn)源U2的控制端I腳分別接電阻R17的一端、電容ClO的另一端、電位器RWl另一固定端2腳，可調(diào)基準(zhǔn)源U2的陽(yáng)極2腳與電阻R17的另一端相連后接輸出地，接收管D6的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc，接收管D6的正極通過(guò)電阻R11分別接電阻R12的一端、三極管T3的基極，三極管T3和T2的集電極相連后接控制電路中控制芯片Ul的電壓控制端5腳，電阻RlO的一端接功率驅(qū)動(dòng)電路中MOS三極管Tl的源極，電阻RlO的另一端分別接電容C6的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極分別與電容C6的另一端、三極管T3的發(fā)射極、電阻Rl2的另一端相連后接輸入地GND，電容Cl2和Cl3和C14串聯(lián)，串聯(lián)后的一端接輸AJftGND，串聯(lián)后的另一端接輸出地。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本電源具有輸入與輸出隔離電壓高，最高至30KV，長(zhǎng)期工作可靠性高。電源低壓側(cè)有啟停功能控制端，利于控制，高電平或懸空啟動(dòng)，低電平停止。具有外形尺寸小，模塊化結(jié)構(gòu)，方便用戶安裝。具有較大隔離功率輸出，且隔離變換的效率較高。拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在軍工和科研等領(lǐng)域，滿足了市場(chǎng)需求。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明電源的電路連接框圖；
圖2為本發(fā)明電源的電路原理圖；
圖3為本發(fā)明電源的外形結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]如圖1、2所示，一種隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源，包括封裝在金屬殼體I內(nèi)部的電源電路，電源電路包括功率驅(qū)動(dòng)電路，還包括控制電路和高隔離反饋及輸出電路。
[0008]功率驅(qū)動(dòng)電路分別與控制電路、高隔離反饋及輸出電路連接，控制電路與高隔離反饋及輸出電路連接，電源電路有五個(gè)引出端。
[0009]上述控制電路中，二極管D7的正極接輸入供電端Vin，二極管D7負(fù)極分別接電阻Rl和R9的一端、功率驅(qū)動(dòng)電路中電感LI的一端，電阻R9的另一端分別接電容Cl I的一端、基準(zhǔn)源U3的陰極I腳、三極管T4的發(fā)射極，基準(zhǔn)源U3的陽(yáng)極3腳與電容Cl I的另一端相連后接輸入地GND，三極管T4的基極接二極管D8的正極，二極管D8的負(fù)極接啟停控制端RS，三極管T4的發(fā)射極通過(guò)電阻R7分別接電阻R8的一端、三極管T5的基極，控制芯片Ul的觸發(fā)端2腳與閾值端6腳相連后分別接電阻R3和電容C3的一端，控制芯片Ul的接地端I腳分別與電阻R8的另一端、三極管T5的發(fā)射極、電容C3的另一端相連后接輸入地GND，控制芯片Ul的電壓控制端5腳通過(guò)電容C4接輸入地GND，控制芯片Ul的復(fù)位端4腳分別接電阻R4的一端、三極管T5的集電極，控制芯片Ul的放電端7腳分別接電阻R2的一端、電阻R3的另一端，電阻Rl的另一端分別接控制芯片Ul的電源端8腳、電阻R2和R4的另一端、穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極、電容C2的正極并作為內(nèi)部供電端Vcc，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與電容C2的負(fù)極相連后接輸入地GND，控制芯片Ul的輸出端3腳接功率驅(qū)動(dòng)電路中二極管D2的負(fù)極。
[0010]上述高隔離反饋及輸出電路中，高壓隔離功率變壓器TRF次級(jí)Ls的異名端I腳接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極分別接電容C7的正極、二極管D4的負(fù)極、電感L2的一端、電阻R13和R14和R15的一端，電容C8與電容C9和電阻R18并聯(lián)，電感L2的另一端接電容C8的正極并作為隔離輸出正端Vo+引出，高壓隔離功率變壓器TRF次級(jí)Ls的同名端2腳分別與電容C7的負(fù)極、二極管D4的正極、電容CS的負(fù)極相連后接輸出地并作為隔離輸出負(fù)端Vo-引出，電位器RWl的可調(diào)端3腳與一個(gè)固定端I腳相連后接電阻R15的另一端，電阻R16與發(fā)射管D5并聯(lián)，電阻Rl 3的另一端接發(fā)射管D5的正極，發(fā)射管D5的負(fù)極分別接電容Cl O的一端、電阻R14的另一端、可調(diào)基準(zhǔn)源U2的陰極3腳，可調(diào)基準(zhǔn)源U2的控制端I腳分別接電阻R17的一端、電容ClO的另一端、電位器RWl另一固定端2腳，可調(diào)基準(zhǔn)源U2的陽(yáng)極2腳與電阻R17的另一端相連后接輸出地，接收管D6的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc，接收管D6的正極通過(guò)電阻Rll分別接電阻R12的一端、三極管T3的基極，三極管T3和T2的集電極相連后接控制電路中控制芯片Ul的電壓控制端5腳，電阻RlO的一端接功率驅(qū)動(dòng)電路中MOS三極管Tl的源極，電阻RlO的另一端分別接電容C6的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極分別與電容C6的另一端、三極管T3的發(fā)射極、電阻R12的另一端相連后接輸入地GND，電容C12和C13和C14串聯(lián)，串聯(lián)后的一端接輸入地GND，串聯(lián)后的另一端接輸出地。
[0011]控制芯片Ul的型號(hào)為:ICM7555。
[0012]如圖3所示，電源電路有五個(gè)引出端位于鋁型材金屬殼體的兩側(cè)，一側(cè)引出線按隔離輸出負(fù)端Vo-、隔離輸出正端Vo+順序排列，另一側(cè)引出線按輸入地GND、啟?？刂贫薘S、輸入供電端Vin順序排列。
[0013]為降低開(kāi)關(guān)管自身?yè)p耗，功率變換電路中的MOS場(chǎng)效應(yīng)管選用Rds小，漏極電流大，并對(duì)其進(jìn)行了散熱處理。
[0014]變壓器是電源的關(guān)鍵部件之一，其絕緣耐壓必須滿足30KV隔離耐壓的設(shè)計(jì)要求。變壓器在繞制時(shí)，初級(jí)繞組采用高壓線繞制，初次級(jí)間須增加絕緣處理，繞組在骨架的兩端要留有端控，確保DC30KV隔離耐壓，對(duì)繞制完成的變壓器還要進(jìn)行真空浸漆處理，以加強(qiáng)其絕緣可靠性。
[0015]在高隔離反饋及輸出電路中，發(fā)射管和接收管為一體化設(shè)計(jì)，為滿足隔離DC30KV耐壓要求，確保其工作的可靠性，它們之間需有一定的空間及距離。
[0016]最后經(jīng)過(guò)灌封有機(jī)硅灌封膠，保證隔離電源的隔離耐壓及絕緣性能。
[0017]工作原理
在控制電路中，由時(shí)基控制芯片U1、電阻R2和R3、電容C3等組成多諧振蕩器，輸出一定占空比的高頻方波脈沖，其振蕩頻率由電阻R2、R3及電容C3決定。電阻Rl為控制電路的限流電阻，與穩(wěn)壓二極管Dl和電容C2構(gòu)成穩(wěn)壓電路，為內(nèi)部控制電路提供供電?；鶞?zhǔn)源U3輸出+2.5V基準(zhǔn)電壓，當(dāng)啟?？刂菩盘?hào)RS懸空或接高電平時(shí)(>2V)，三極管T4截止，進(jìn)而使三極管T5截止，控制芯片Ul的復(fù)位端4腳為高電平，控制芯片Ul為啟動(dòng)工作狀態(tài)；當(dāng)啟?？刂菩盘?hào)RS接低電平時(shí)(〈IV)，三極管T4導(dǎo)通，進(jìn)而使三極管T5飽和導(dǎo)通，控制芯片Ul的復(fù)位端4腳為低電平，控制芯片Ul為停止?fàn)顟B(tài)。
[0018]功率驅(qū)動(dòng)電路中，電容Cl為功率供電的濾波電容，減小功率驅(qū)動(dòng)部分對(duì)輸入供電的影響；電感LI起到阻隔高頻開(kāi)關(guān)脈沖電壓對(duì)控制及輸入供電的擾動(dòng)。電阻R6為輸入電流的采樣電阻；高隔離反饋及輸出電路中，二極管D4為輸出續(xù)流二極管；電阻R15、R17及電位器RWl等構(gòu)成輸出電壓采樣電路，采樣電壓通過(guò)可調(diào)基準(zhǔn)源U2，控制發(fā)射管D5的工作狀態(tài)，進(jìn)而控制接收管D6的工作狀態(tài)，再通過(guò)三極管Tl控制控制電路中芯片Ul的電壓控制端5腳，最終穩(wěn)定輸出電壓。電阻RlO與三極管T2及電容C6構(gòu)成保護(hù)電路，當(dāng)輸入電流過(guò)大時(shí)，功率驅(qū)動(dòng)電路中電阻R6上電壓增加，使三極管T2導(dǎo)通，使控制電路中芯片Ul的5腳電位下降，從而減小Ul芯片3腳輸出脈沖的占空比，使輸入電流得到控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源，包括封裝在金屬殼體(I)內(nèi)部的電源電路，所述電源電路包括功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:還包括控制電路和高隔離反饋及輸出電路，所述功率驅(qū)動(dòng)電路分別與控制電路、高隔離反饋及輸出電路連接，所述控制電路與高隔離反饋及輸出電路連接，電源電路有五個(gè)引出端； 具體電路連接為:所述控制電路中，二極管D7的正極接輸入供電端Vin，二極管D7負(fù)極分別接電阻Rl和R9的一端、功率驅(qū)動(dòng)電路中電感LI的一端，電阻R9的另一端分別接電容Cll的一端、基準(zhǔn)源U3的陰極I腳、三極管T4的發(fā)射極，基準(zhǔn)源U3的陽(yáng)極3腳與電容Cl I的另一端相連后接輸入地GND，三極管T4的基極接二極管D8的正極，二極管D8的負(fù)極接啟停控制端RS，三極管T4的發(fā)射極通過(guò)電阻R7分別接電阻R8的一端、三極管T5的基極，控制芯片Ul的觸發(fā)端2腳與閾值端6腳相連后分別接電阻R3和電容C3的一端，控制芯片Ul的接地端I腳分別與電阻R8的另一端、三極管T5的發(fā)射極、電容C3的另一端相連后接輸入地GND，控制芯片Ul的電壓控制端5腳通過(guò)電容C4接輸入地GND，控制芯片Ul的復(fù)位端4腳分別接電阻R4的一端、三極管T5的集電極，控制芯片Ul的放電端7腳分別接電阻R2的一端、電阻R3的另一端，電阻Rl的另一端分別接控制芯片Ul的電源端8腳、電阻R2和R4的另一端、穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極、電容C2的正極并作為內(nèi)部供電端Vcc，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與電容C2的負(fù)極相連后接輸入地GND，控制芯片Ul的輸出端3腳接功率驅(qū)動(dòng)電路中二極管D2的負(fù)極； 所述高隔離反饋及輸出電路中，高壓隔離功率變壓器TRF次級(jí)Ls的異名端I腳接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極分別接電容C7的正極、二極管D4的負(fù)極、電感L2的一端、電阻Rl 3和R14和R15的一端，電容C8與電容C9和電阻R18并聯(lián)，電感L2的另一端接電容C8的正極并作為隔離輸出正端Vo+引出，高壓隔離功率變壓器TRF次級(jí)Ls的同名端2腳分別與電容C7的負(fù)極、二極管D4的正極、電容CS的負(fù)極相連后接輸出地并作為隔離輸出負(fù)端Vo-引出，電位器RWl的可調(diào)端3腳與一個(gè)固定端I腳相連后接電阻R15的另一端，電阻R16與發(fā)射管D5并聯(lián)，電阻R13的另一端接發(fā)射管D5的正極，發(fā)射管D5的負(fù)極分別接電容ClO的一端、電阻R14的另一端、可調(diào)基準(zhǔn)源U2的陰極3腳，可調(diào)基準(zhǔn)源U2的控制端I腳分別接電阻R17的一端、電容ClO的另一端、電位器RWl另一固定端2腳，可調(diào)基準(zhǔn)源U2的陽(yáng)極2腳與電阻R17的另一端相連后接輸出地，接收管D6的負(fù)極接內(nèi)部供電端Vcc，接收管D6的正極通過(guò)電阻R11分別接電阻R12的一端、三極管T3的基極，三極管T3和T2的集電極相連后接控制電路中控制芯片Ul的電壓控制端5腳，電阻RlO的一端接功率驅(qū)動(dòng)電路中MOS三極管Tl的源極，電阻RlO的另一端分別接電容C6的一端、三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極分別與電容C6的另一端、三極管T3的發(fā)射極、電阻Rl2的另一端相連后接輸入地GND，電容Cl2和Cl3和C14串聯(lián)，串聯(lián)后的一端接輸AJftGND，串聯(lián)后的另一端接輸出地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔離30KV且?guī)в袉⑼？刂频腄C-DC模塊電源，其特征在于:所述電源電路有五個(gè)引出端位于金屬殼體的兩側(cè)，一側(cè)引出線按隔離輸出負(fù)端Vo-、隔離輸出正端Vo+順序排列，另一側(cè)引出線按輸入地GND、啟?？刂贫薘S、輸入供電端Vin順序排列。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK106059319SQ201610666977
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月15日 公開(kāi)號(hào)201610666977.6, CN 106059319 A, CN 106059319A, CN 201610666977, CN-A-106059319, CN106059319 A, CN106059319A, CN201610666977, CN201610666977.6
【發(fā)明人】申曉景
【申請(qǐng)人】東文高壓電源（天津）股份有限公司