[发明专利]用于直流电压欠压浪涌预处理的DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC/DC变换器，具体地说，是涉及一种用于直流电压欠压浪涌预处理的DC/DC变换器。

背景技术

预处理DC/DC变换器是一种升压变换器，主要由升压电路和直通屏蔽电路以及机械部件组成，主要实现输入电压的升压与直通，并且可以在这两种状态之间无缝切换。

通常情况下，28V系列直流电压波动正常范围在18V～36V之间。由于供电系统与其他用电设备因素，导致28V系列直流电压会出现过压浪涌和欠压浪涌。过压浪涌电压最大幅值一般为80V，持续时间为50ms左右；欠压浪涌电压最小幅值为8V，持续时间为50ms左右。对于大多数的恒压功率DC/DC变换器（即输入电压在一定范围内变化，输出电压恒定不变，下简称功率DC/DC变换器）而言，其输入电压范围为16V～39V，可以覆盖28V系列直流电压波动范围（18V～36V）。但是当输入电压低于16V或者高于39V时，功率DC/DC变换器会因为输入电压过欠压保护无输出。

为了使功率DC/DC变换器在输入电压过欠压浪涌期间也可以正常工作，需要对浪涌电压进行预处理。即当输入电压瞬变至8V～16V之间或者39V～80V之间时，对输入电压进行预处理，使得施加至功率DC/DC变换器输入端的电压保持在16V～39V之间。预处理最直接的方法就是当输入电压瞬变至8V～16V之间时，使用升压方法将电压升至16V～39V之间；当输入电压瞬变至39V～80V之间时，使用降压的方法将电压降落至16V～39V之间。

具体地说，处理欠压浪涌即是对输入电压进行升压，一般有如下几种方法：

1.使用贮能钽电容来维持输入电压在所需范围内，这种方法一般用于输入功率在5W以下的功率DC/DC变换器，但所需钽电容容量较大，体积较大，成本高。在一定的维持时间和输出功率情况下，钽电容两端维持电压与容量成正比。温度变化对电容容量影响较大，对于一般钽电容来说，其最低温时的容量只有常温时容量的50%左右。为了尽可能消除温度变化对容量的影响，需要增加电容量约1倍的裕量，这样将进一步加大电容的体积和成本。

2.使用宽输入范围特殊变换器。这种方法一般适用于输入功率在5W以上20W一下的功率DC/DC变换器。由于输入电压需要在8V～39V，其占空比变化太大，限制了直流变换器输出功率。无法设计出高功率密度的功率DC/DC变换器，难以适应大功率需求。

而处理过压浪涌即是对输入电压进行降压，一般有如下几种方法：

1.使用线性方式降压。当输入电压在39V～80V之间时，检测控制电路使串联在输入回路正端的场效应管工作在线性放大区，形成一个可变电阻降压回路。由于持续时间不是很长，只要选取合适的瞬态热阻场效应，此方法可以实现300W以内的过压浪涌抑制功能。此法无磁性元器件，控制电路简单，体积小，成本低。

2.使用开关方式降压。即使用BUCK降压电路，将电压降低至39V～80V之间。效率和功率密度相对较高，但是有磁性元器件，控制电路复杂，体积大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于直流电压欠压浪涌预处理的DC/DC变换器，解决现有技术存在的不足，在实现直流电压过欠压浪涌预处理的同时，简化变换器的结构与调试程序，提高其可靠性，并降低其成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

用于直流电压欠压浪涌预处理的DC/DC变换器，包括安装壳体，设置于该安装壳体内部的升压电路印制板和直通屏蔽电路印制板，以及与该升压电路印制板连接的升压电感；所述升压电路印制板和直通屏蔽电路印制板通过模块引脚相互连通。

进一步地，所述直通屏蔽电路印制板和升压电路印制板层叠安装于安装壳体内部，且两者之间设置有用于隔离、绝缘与定位的钽电容。

再进一步地，所述升压电路印制板位于直通屏蔽电路印制板与安装壳体的底面之间，且在升压电路印制板与安装壳体的底面之间设置有功率开关管和升压二极管。

为了便于安装与调试，所述模块引脚分别与升压电路印制板和直通屏蔽电路印制板垂直。

更进一步地，所述升压电路印制板和直通屏蔽电路印制板相对应的位置分别开设有一个大小相同的第一开口，所述升压电感放置于该第一开口内；而在两者相对应的另一位置还分别开设有一个大小相同的第二开口，该第二开口内设置有与所述直通屏蔽电路印制板连接的电流互感器。

为了将热量快速传递至安装壳体表面，所述升压电感由高功率密度平面型磁芯制作而成，且与安装壳体的底面直接接触。