專利名稱：一種交直流穩壓電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種穩壓電源，特別是指一種交直流穩壓電源。
背景技術：
在核電控制領域中，需要設置一穩壓電源，用于將輸入的電壓經轉換后，輸出穩定的可調電壓，以供其他電路使用。具體而言，需要設置可以在較寬工作環境溫度范圍內，將輸入的交流或直流電壓轉換成穩定的可調直流電壓后輸出的穩壓電源。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種交直流穩壓電源，以實現上述在較寬工作環境溫度范圍內，將輸入的交流或直流電壓轉換成穩定的可調直流電壓。本實用新型提供的一種交直流穩壓電源，包括依次串聯的交流/直流轉換單元 100、直流/直流轉換單元200和輸出濾波處理單元300，其中交流/直流轉換單元100，用于將輸入的交流或直流電壓調節整流后輸出；直流/直流轉換單元200，用于將交流/直流轉換單元100輸出的直流電壓轉換成所需直流電壓；輸出濾波處理單元300，用于處理直流/直流轉換單元200輸出的直流電壓的紋波和噪聲，并輸出所述處理后的直流電壓。上述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述交流/直流轉換單元100包括與交流/直流轉換單元100輸入端連接的、依次串聯的浪涌限制電路、過壓保護電路和濾波電路；與交流/直流轉換單元100輸出端連接的、依次串聯的倍壓整流電路和保持電路。上述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述交流/直流轉換單元100為自動調節整流器 FARM1T21。上述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述直流/直流轉換單元200包括與直流/直流轉換單元200輸入端連接的過流保護電路；與直流/直流轉換單元200輸出端連接的輸出電壓調節電路和遠程反饋電路。上述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述直流/直流轉換單元200為DC-DC轉換器 V300B5T150BL。上述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述輸出濾波處理單元300其內部包括串聯設置的源濾波器和無源濾波器。上述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述輸出濾波處理單元300為紋波衰減模塊 URAM3T21。由上可以看出，本實用新型通過浪涌限制、過壓保護、濾波、自動倍壓整流、輸出保持、遠程反饋采樣、直流電壓的紋波和噪聲的處理，可以在較寬工作環境溫度范圍內，將輸入的交流或直流電壓轉換成穩定的可調直流電壓，以供其他電路安全使用
圖1為本實用新型交直流穩壓電源的結構圖圖2為本實用新型交直流穩壓電源的交流圖3為本實用新型交直流穩壓電源的交流圖4為本實用新型交直流穩壓電源的交流圖5為本實用新型交直流穩壓電源的直流圖6為本實用新型交直流穩壓電源的輸出濾波處理單元電路圖,
直流轉換單元電路圖； 直流轉換單元的功能結構圖； 直流轉換單元的啟動/中斷時序圖直流轉換單元電路具體實施方式
下面結合圖1 圖6，對本實用新型提供的一種交直流穩壓電源進行詳細的介紹。如圖1所示，本實用新型包括交流/直流轉換單元100，直流/直流轉換單元200 和輸出濾波處理單元300。其中交流/直流轉換單元100用于將輸入的交流或直流電壓調節整流后輸出。在本實施例中，交流/直流轉換單元100輸入電壓的范圍可以是85 132V或170 交流電壓，或者是220 380伏直流電壓。交流/直流轉換單元100包括浪涌限制、濾波、倍壓整流和輸出保持等電路。如圖2所示，浪涌限制電路主要由連接于火線(L)、零線(N)兩端的壓敏電阻Z1， Z2和Z3組成。濾波電路設置于交流/直流轉換單元100的輸入端和內部，如圖2、3所示，外部的電容Cl和內部的共模濾波(電磁干擾濾波器)網絡組成。倍壓整流電路設置于交流/直流轉換單元100的內部，如圖3所示，主要由整流二極管和倍壓開關組成。保持電路設置于交流/直流轉換單元100的輸出端，如圖2所示，主要由保持電容 C4和C5組成。此外，交流/直流轉換單元100的過電壓保護功能由圖3示出的微控制器來完成。 此處為公知技術手段，不再贅述。如圖2所示，本實施例采用Vicor公司的自動調節整流器(Autoranging Rectifier)FARMlT21作為交流/直流轉換單元100，具有浪涌限制、過壓保護、濾波、自動倍壓整流和輸出保持等功能，并能夠提供電壓轉換控制和狀態信號，從而保證電源啟動/關閉的時序控制。直流/直流轉換單元200用于將交流/直流轉換單元100輸出的直流電壓(300Vdc 左右)轉換成其他直流電壓5 5. 5Vdc)，主要包括過流保護、輸出電壓調節和遠程反饋等電路。過流保護電路設置于直流/直流轉換單元200的輸入端，如圖5所示，主要由保險絲F2組成。輸出電壓調節電路設置于直流/直流轉換單元200的輸出端，如圖5所示，主要由電阻R4、R5和可調電阻Pl組成。[0039]將在下文介紹遠程反饋電路(反饋回路)。如圖5所示，本實施例采用Vicor公司的DC-DC轉換器(DC-DCConverter) V300B5T150BL作為直流/直流轉換單元200，具有直流電壓轉換、過流保護和遠程反饋采樣等功能。輸出濾波處理單元300用于處理直流/直流轉換單元200輸出的直流電壓的紋波和噪聲，并將所述處理后的直流電壓輸出給負載。如圖6所示，本實施例采用Vicor公司的紋波衰減模塊(OutputRipple Attenuation Module) URAM3T21作為輸出濾波處理單元300，可與上述直流/直流轉換單元 200相兼容。下面，結合說明書附圖對本實用新型的工作原理進行詳細地介紹。如圖2所示，交流電壓或直流電壓經過電阻RT和保險絲Fl輸入到自動調節整流器(交流/直流轉換單元100)的針腳4 (輸入端L)。自動調節整流器可根據交流輸入電壓自動轉換為整流模式，例如倍壓整流，從而可以有效地防止所述交直流穩壓電源因接入不適當的電源電壓而損壞。此外，電阻RT可以用來限制沖擊電流，保險絲Fl可以用來保護自動調節整流器不會因為過流而損壞。另外，自動調節整流器輸入端L處的電阻Zl和電容Cl，與自動調節整流器內部的共模電感(電磁干擾濾波器)共同組成了一個濾波電路， 該電路以及自動調節整流器中的電磁干擾濾波器(圖3示出)能夠滿足電磁兼容的要求。 自動調節整流器的針腳2 (GND)與大地進行連接，能夠很好地防護電磁干擾的沖擊；其針腳 6 (EN)與DC-DC轉換器(直流/直流轉換單元200)連接，用來控制DC-DC轉換器的工作狀態，例如，自動調節整流器通過針腳6向DC-DC轉換器發出控制信號，以斷開DC-DC轉換器的電源，避免DC-DC轉換器受到上電浪涌的影響，此外。在所述針腳6和DC-DC轉換器之間串聯設置的信號二極管，在使用多個DC-DC轉換器時，可以消除不同DC-DC轉換器之間的控制干擾。自動調節整流器的針腳8(B0K)，用于輸出電源正常/關斷信號(高/低電平)。其中，如圖3所示，采用PTC熱敏電阻進行浪涌限制，是因為PTC熱敏電阻是由高分子聚合物樹脂與導電材料經特殊工藝加工而成。在電路電流正常工作情況下，高分子聚合物與導電材料緊密束縛在結晶狀結構內，形成低阻抗鏈鍵狀態，阻抗較小，高分子PTC熱敏電阻所產生的熱量也很小。當電路發生過載或短路時，電流急劇增加，高分子PTC熱敏電阻的溫度迅速上升，聚合物晶體遇熱膨脹，使其中的導電粒子間距拉大而斷開，導致阻抗迅速升高(電阻值呈IOn上升)而限制大電流通過，從而保護電路。自動調節整流器中的微控制器，用于根據交流電源的情況，來控制倍壓整流電路的工作。在電源出現瞬時中斷時，可通過保持電路來維持自動調節整流器正常輸出電壓， 以使本實施例所述的交直流穩壓電源維持輸出電壓。結合上述及圖2、4，詳細說明自動調節整流器的時序。啟動時序如圖4所示，1. 1、當輸入端L上電后，保持電容(C4、C5)開始充電，正溫度系數熱敏電阻限制充電電流，充電時間常數由保持電容的容值和PTC熱敏電阻的冷態電阻決定。 當保持電容充電至輸入交流電源電壓的峰值時，所述保持電容兩端電壓與時間的關系曲線的上升斜率(dv/dt)趨于零。此時，如圖3所示，當輸入電源接通時，斷開限制浪涌電流的正溫度系數熱敏電阻的旁路開關，倍壓整流開關在開啟狀態。另外，通過針腳6向DC-DC轉換器發出控制信號， 斷開DC-DC轉換器的電源，同時自動調節整流器的針腳8輸出電源關斷信號(高電平)。2. 1、如果所述上升斜率趨于零，且輸出電壓小于200V，則倍壓整流電路開始工作， 輸出電壓將為輸入交流電源電壓峰值的2倍；如果輸出電壓大于200V，則倍壓整流電路停
止工作。3. 1、如果所述上升斜率趨于零，且輸入電壓大于235V，則閉合起浪涌限制作用的正溫度系數熱敏電阻的旁路開關，正溫度系數熱敏電阻被旁路；如果輸入電壓小于235V 時，則斷開所述旁路開關，正溫度系數熱敏電阻不被旁路。4. 1、在所述正溫度系數熱敏電阻的旁路開關閉合150ms后，接通DC-DC轉換器的電源，使DC-DC轉換器開始工作。5. 1、再經過150ms后，DC-DC轉換器的輸出電壓將趨于正常，同時自動調節整流器的針腳8輸出電源正常信號(低電平)。關斷時序當輸入電源被關斷或出現故障時，由于輸入電源電壓下降，將發生下述過程(自動調節整流器的關斷時序)，如圖4所示1. 2、當自動調節整流器的輸出電壓小于205Vdc時，自動調節整流器的針腳8輸出的電源關斷信號(高電平)。2. 2、當自動調節整流器的輸出電壓小于190Vdc時，DC-DC轉換器將停止工作。如果在DC-DC轉換器停止工作后重新提供電源，則將重復上述啟動時序；如果輸入交流電源只是瞬時中斷，且所述輸出電壓還沒有降到190Vdc以下，則不再重復上述啟動時序。接著，在自動調節整流器輸出電壓(300Vdc左右)至DC-DC轉換器后，由DC-DC轉換器開始轉換該電壓。如圖5所示，DC-DC轉換器的針腳2 (PC)與自動調節整流器的針腳 6 (EN)相連接，通過EN端輸出的高低電平，來控制DC-DC轉換器是否工作。電容C9、C 10將 DC-DC轉換器的輸入端(IN+、IN_)與大地進行連接，能夠有效地防止電磁兼容干擾。DC-DC 轉換器的輸入端(IN+)串聯有保險絲F2(過流保護電路)，可以用來保護其不會因為外部輸入短路或過流而損壞。DC-DC轉換器的輸出端(+0UT、-0UT)與紋波衰減模塊相連接。DC-DC 轉換器具有輸出電壓可調節端，該輸出電壓可調節端由電阻R4、R5、可調電阻Pl (輸出電壓調節電路)以及針腳7(SC)構成。DC-DC轉換器的針腳6和8(+S、-S)與電源的負載端或電源的輸出端相連接構成反饋回路，用于根據接收到的電壓調節反饋信號，來調節DC-DC轉換器輸出電壓的范圍。紋波衰減模塊對通過其針腳1和4 (+IN、-IN)接收到DC-DC轉換器輸出的電壓 0 48Vdc)進行濾波。所述紋波衰減模塊其內部具有串聯設置的有源濾波器和無源濾波器(未示出)，可以衰減低頻的輸入諧波和開關組件所產生的高頻雜訊。其中，有源濾波器的有效濾波范圍是低頻(30 300kHz) IMHz ；無源濾波器的有效濾波范圍是50kHz IMHz。 通過連接到紋波衰減模塊針腳3 (CTRAN)上的電容C 17來調節瞬時載荷電流，以此來提高波紋衰減，降低功率損耗。紋波衰減模塊還可以通過分別與其針腳6(Vref)串聯的電容C 18和電阻R8，來提高低頻波紋衰減的性能和調整針腳5和7 (+OUT,-OUT)輸出電壓的大小。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種交直流穩壓電源，其特征在于，包括依次串聯的交流/直流轉換單元(100)、直流/直流轉換單元(200)和輸出濾波處理單元(300)，其中交流/直流轉換單元(100)，用于將輸入的交流或直流電壓調節整流后輸出；直流/直流轉換單元000)，用于將交流/直流轉換單元(100)輸出的直流電壓轉換成所需直流電壓；輸出濾波處理單元(300)，用于處理直流/直流轉換單元(200)輸出的直流電壓的紋波和噪聲，并輸出所述處理后的直流電壓。
2.根據權利要求1所述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述交流/直流轉換單元 (100)包括與交流/直流轉換單元(100)輸入端連接的濾波電路；與交流/直流轉換單元(100)輸出端連接的、依次串聯的倍壓整流電路和保持電路；以及連接在火線和零線之間的浪涌限制電路。
3.根據權利要求1或2所述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述交流/直流轉換單元 (100)為自動調節整流器FARM1T21。
4.根據權利要求1所述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述直流/直流轉換單元 (200)包括與直流/直流轉換單元(200)輸入端連接的過流保護電路；與直流/直流轉換單元(200)輸出端連接的輸出電壓調節電路和遠程反饋電路。
5.根據權利要求1或4所述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述直流/直流轉換單元 (200)為 DC-DC 轉換器 V300B5T150BL。
6.根據權利要求1所述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述輸出濾波處理單元(300) 其內部包括串聯設置的源濾波器和無源濾波器。
7.根據權利要求1或6所述的交直流穩壓電源，其特征在于，所述輸出濾波處理單元 (300)為紋波衰減模塊URAM3T21。
專利摘要本實用新型提供的一種交直流穩壓電源，其特征在于，包括依次串聯的交流/直流轉換單元(100)、直流/直流轉換單元(200)和輸出濾波處理單元(300)，其中交流/直流轉換單元(100)，用于將輸入的交流或直流電壓調節整流后輸出；直流/直流轉換單元(200)，用于將交流/直流轉換單元(100)輸出的直流電壓轉換成所需直流電壓；輸出濾波處理單元(300)，用于處理直流/直流轉換單元(200)輸出的直流電壓的紋波和噪聲，并輸出所述處理后的直流電壓。以實現在較寬工作環境溫度范圍內，將輸入的交流或直流電壓轉換成穩定的可調直流電壓。
文檔編號H02M1/44GK201976016SQ201120051219
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月28日 優先權日2010年10月19日
發明者侯婷, 李久銳, 李巖, 楊曉奇 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 中科華核電技術研究院有限公司北京分公司