大功率并聯雙正激dc/dc電源模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電源模塊，具體地說，涉及一種大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊。
【背景技術】
[0002]目前，標準隔離式DC/DC電源模塊主要分為1/8磚、1/4磚、1/2磚和全磚四種，其中全磚為單體輸出功率最大的隔離式DC/DC電源模塊。美國VICOR公司、日本LAMBDA公司和美國SynQor為標準隔離式DC/DC電源模塊等產品的專業生產商，其制造和設計技術水平始終處于行業領先地位，以高可靠性、高功率密度、寬工作環境溫度范圍等優勢被廣泛地應用在通信、工控、醫療設備及軍工領域。
[0003]近年來，美國和日本對這些用于敏感領域的產品實行了 “禁運”政策，并且當今國際形式風云突變，我國的高端軍用DC/DC電源模塊不可能完全依賴進口，自主研制替代國外DC/DC電源模塊已然是迫在眉睫了，其中以功率最大的全磚為研發難度技術最大、研發周期最長的一種產品。
[0004]國內標準隔離式DC/DC大功率電源模塊的研發難點受到功率轉換變壓器、功率轉換電感磁性材料和體積的限制，全磚尺寸單體功率轉換的變壓器和電感很難實現600W的功率轉換，研發出來的標準成品全磚功率最大為400W-500W，效率最高不超過88%，而國外同類產品都為600W-700W，效率最高可達90%?91%，并且國內研發的全磚產品電路拓撲多以單端正激電路、正激有源鉗位電路和正反激有源鉗位電路拓撲為主，此幾種電路拓撲研發出來的產品也受到國內功率轉換變壓器、功率轉換電感磁性材料和體積的限制，輸出功率和轉換效率一直沒有國外同類產品性能指標好。
[0005]以典型的傳統單端正激電路為例進行說明，單端正激電路拓撲方式適合做功率50W?600W的電源模塊，具體簡圖見圖2。
[0006]此電路拓撲方式主要由一個功率轉換變壓器和一個濾波儲能電感構成；正激有源鉗位和正反激有源鉗位電源拓撲也是基于正激電路拓撲進行延伸開發的，也是由一個功率轉換變壓器和一個濾波儲能電感構成，其研發出來的產品受到國內功率轉換變壓器、功率轉換電感磁性材料和體積的限制，無法實現國外同類標準產品的功率替換。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型正是為了解決上述技術問題而設計的一種大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0009]一種大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊，包括開關管Q1、Q2、變壓器T1、T2、PWM控制電路、輸入濾波電容Cl、輸出濾波電容C2、整流電路、反饋及過壓保護電路和過流保護電路。直流電源與輸入濾波電容Cl相連，變壓器T1、T2的初級線圈的同名端并聯與輸入濾波電路的輸出正端相連，變壓器Tl的初級線圈的異名端與開關管Ql的源極相連，變壓器Τ2的初級線圈的異名端與開關管Q2的源極相連，開關管Ql、Q2的漏極與輸入濾波電容Cl的輸出負端相連，開關管Q1、Q2的柵極分別與PWM控制電路的兩個控制端相連，變壓器T1、T2的次級同名端分別連接整流二極管Dl和D3給儲能電感LI和L2儲存能量，當開關管Ql和Q2交替工作時，儲能電感LI和L2分別經過續流二極管D2和D4交替對負載釋放能量，電容C2起到輸出濾波的作用，電源模塊輸入和輸出兩套功率回路并聯起到功率擴充的作用，反饋及過壓保護電路和過流保護電路的輸出端分別通過光耦芯片Q3和Q4與PWM控制電路反饋輸入端相連。
[0010]所述大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊，其PWM控制電路由主控芯片UCC28220集成電路及其外圍供電和驅動器件組成。主控芯片UCC28220正常工作，驅動I和驅動2交錯開通，當驅動I開通時，驅動2關閉；驅動2開通時，驅動I關閉，由于主控芯片有死區時間設置，不存在驅動I和驅動2同時開通。
[0011]根據控制芯片兩組驅動交錯開通的原理，當驅動I開通驅動開關管Ql時，電源模塊輸入功率回路導通，通過變壓器Tl自身初級和次級匝比耦合特性，將初級輸入能量同時傳遞到次級輸出，次級輸出經過整流二極管Dl給輸出負載提供能量并且對儲能電感LI儲存能量，當開關管Ql不工作時，儲能電感LI經過續流二極管D2對負載釋放能量。
[0012]當驅動2開通驅動開關管Q2時，電源模塊輸入功率回路導通，通過變壓器Τ2自身初級和次級匝比耦合特性，將初級輸入能量同時傳遞到次級輸出，次級輸出經過整流二極管D3給輸出負載提供能量并且對儲能電感LI儲存能量，當開關管Q2不工作時，儲能電感L2經過續流二極管D4對負載釋放能量。
[0013]所述大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊，其輸入和輸出兩套功率回路集成一體化并聯設計實現功率擴充。
[0014]所述大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊，其輸入電壓覆蓋DC9-DC80V，輸出電壓覆蓋DC12V-DC36V，最大輸出功率為600W，最高效率為90.2%，外殼采用全磚的標準外形結構，其外形尺寸為116.8X61X12.7，單位為毫米，功率密度最高可達108.7W/in3。
[0015]本實用新型解決傳統國內功率轉換變壓器、功率轉換儲能電感磁性材料和體積的限制，采用將兩個單端正激電路拓撲方式集成一體化并聯設計，實現功率擴展，其功率轉換變壓器和功率轉換儲能電感各為兩個，共四個轉換磁芯。
[0016]本實用新型采用交錯并聯正激電路拓撲，將兩個電源模塊的功率回路部分集成一體化并聯設計，其電路原理簡圖見圖3，通過主控芯片的兩組驅動交錯開通控制并聯的輸入回路中的開關管交錯開通，兩個并聯的變壓器交替傳遞輸出能量，儲能電感交替儲存能量并交替釋放能量，解決了單一電路拓撲中功率轉換磁芯不能轉換較大功率的缺點，實現標準全磚體積下600W功率轉換，并且繼承正激電路拓撲元器件少，成本低，可靠性高等優點。一種大功率并聯雙正激DC/DC電源模塊過流和短路保護功能有兩種:一種為輸入檢流信號通過輸入正端的回路兩個檢流變壓器采集輸入端的電流信號，電流信號經過整流二極管將交流信號轉變為方波信號，通過采樣電阻采集電壓值給控制芯片的檢流功能引腳一定電壓信號值，實現電源模塊的過流和短路保護功能，另一種為次級地串聯兩個檢流取樣信號電阻，檢流信號通過運放放大和比較后，控制芯片CTRL端，實現輸出過流和短路橫流功能保護。
[0017]本實用新型的其特點是:
[0018]1、DC/DC電源模塊功率電路采用交錯并聯正激電路形式，具有更高的可靠性，輸入電壓覆蓋DC9-DC80V，輸出電壓覆蓋DC12V-DC36V (單路)，其體積為116.8X61 X 12.7 (單位:mm，標準全磚)，最大輸出功率為600W，最高效率為90.2%，功率密度最高可達108.7W/in