[实用新型]一种高可靠性大功率智能均流电源模块

摘要

本实用新型公开了一种高可靠性大功率智能均流电源模块，所述高可靠性大功率智能均流电源模块包括直流输入、隔离变压器、主功率开关管、钳位管、自激式辅助电路、肪宽调制器、同步整流滤波电路、恒流电路、均流电路、直流输出。高可靠性大功率智能均流电源模块采用单端正激有源钳位电路，体积仅为61*58*13mm，世界标准半砖尺寸，最大功率可达500W，可实现最多20台电源模块并联使用。输出采用同步整流技术，效率可达93%以上，输出过流、短路保护采用恒流式设计。高可靠性大功率智能均流电源模块采用PCB板与陶瓷基板层叠结构，信号器件在PCB板上分布，功率器件在陶瓷基板上分布，既可解决电磁干扰问题，又可改善大功率电源模块散热问题。本实用新型实现了在同等外形尺寸条件下，功率密度大大提高，保护功能更加完善，可多台电源模块冗余并联使用等特点。

主权项

一种高可靠性大功率智能均流电源模块，包括直流输入、隔离变压器、储能电感、主功率开关管、钳位管、自激式辅助电路、脉宽调制器、同步整流滤波电路、恒流电路、均流电路和直流输出；其特征在于：直流输入电压经隔离变压器T1耦合输出经储能电感L1输出给同步整流滤波电路再输出直流输出电压；主功率开关管受脉宽调制器U1控制，从而控制隔离变压器T1工作状态，达到控制直流输出电压目的；U1的8脚OUT‑A通过图腾放大器U2、驱动串联电阻R17驱动主功率开关管Q1、Q2的栅极，主功率开关管Q1、Q2按U1的14脚RT端外接电阻R14设定的频率周期进行开关；主功率开关管Q1、Q2饱和导通时，T1初级有电流流过，向T1次级传输能量，同时为储能电感L1充电，经次级同步整流MOS管Q4~Q6整流、电容C31~C38滤波后输出平滑的直流电压；主功率开关管Q1、Q2截止时，U1的9脚OUT‑B通过图腾放大器U3、可调死区电容C19和驱动串联电阻R19驱动钳位管Q3栅极，钳位管同样按U1的14脚RT端外接电阻R14设定的频率周期进行开关；T1初级绕组的反向电压经钳位管Q3和钳位电容C23~C25串联构成回路，钳位管Q3饱和导通，将T1原边绕组反向产生的电压应力吸收掉；与此同时储能电感L1开始释放能量，经次级同步整流MOS管Q7~Q9整流、电容C31~C38滤波后输出平滑的直流电压；自激式辅助电路为脉宽调制器U1的7脚VCC端、运算放大器U4的8脚V+和专用智能均流芯片U5的8脚VCC供电；当输出进入过流或短路状态时，电流采样电阻R42将采样信号经电阻R43、R44连接到运算放大器U4的2脚反相端I1‑，经放大后由运算放大器U4的1脚输出端OUT1将放大信号送入运算放大器U4的5脚同相端I2+，电阻R51与稳压器U11构成基准源，电阻R50和R49分压后经电阻R46为运算放大器U4的6脚反相端I2‑提供一稳定基准电压，同相端I2+与反相端I2‑进行比较，同相端I2+电位高于反相端I2‑电位时，运算放大器U4的7脚输出端OUT2输出高电平，经电阻R47、R48连接到光电耦合器U8的发光二极管阳极，光电耦合器U8的发光二极管向受光三极管传递能量，受光三极管导通，受光三极管集电极与脉宽调制器U1的13脚COMP端相连，COMP端置低位，脉宽调制器U1对脉宽进行调整，使占空比变小，输出电压变低；由于输出负载不变，根据欧姆定律，电压与电流成正比，输出电流变小，电流采样电阻R42不能检测到过流信号，运算放大器U4同相端I2+电位低于反相端I2‑电位，运算放大器U4的7脚输出端OUT2输出低电平，光电耦合器U8停止工作，脉宽调制器U1的13脚COMP端置高位，脉宽调制器U1再次对脉宽进行调整，使占空比变大，输出电压变高，输出电流变大，电流采样电阻R42检测到过流信号，运算放大器U4的7脚输出端OUT2再次输出高电平，光电耦合器U8的发光二极管向受光三极管传递能量，脉宽调制器U1的13脚COMP端置低位，脉宽调制器U1对脉宽进行调整，使占空比变小，输出电压变低，如此往复，形成一个闭环回路，输出进入恒流状态，完成过流或短路保护功能，当过流或短路故障解除后，电压恢复正常；专用智能均流芯片U5的6脚SHARE‑与7脚SHARE+为均流共享端，当多台电源模块输出端冗余并联时，每台电源模块的SHARE‑并联至一点，SHARE+并联至一点，实现均流功能。