一种多路输出电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多路输出电源，包括输入单元、主功率变换单元、多路输出整流滤波单元和控制及反馈单元；所述输入单元用于将外接的220V交流电转化为直流电，其输出端连接主功率变换单元的输入端；主功率变换单元用于将输入的直流电变压后转为多路不同值的电压，其输出端连接多路输出整流滤波单元的输入端；多路输出整流滤波单元包括+24V、+15V、－15V和+5V四路输出及其对应滤波电路，且+24V输出电路的输出端连接控制及反馈单元的输入端；控制及反馈单元的输出端连接主功率变换单元的输入端。本实用新型专利技术在实现同样的输出电压及功率下，减少电源数量，降低硬件成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多路输出电源。
技术介绍
随着时代的发展，几乎所有的行业都已完全电气化。在很多应用场合，电源承担着提供信号、控制、传感器等系统的供电任务，要求24小时不间断地工作。这些场合通常为电网交流输入或者直流母线供电，而负载如芯片、显示装置、风机等所需的供电方式多为低压直流，且不同的负载所需要的直流电压不同，常用的电压等级有5V，12V，15V，24V，48V等等。为了实现单路电压（交流或者直流）输入转多路低压直流输出，现有常用的方法是多级变换，第一级用较大功率的AC-DC模块电源或者DC-DC电源获得一级稳定的低压直流，第二级在第一级低压直流母线基础上用多个小功率DC-DC模块电源来实现多路直流电压输出。以一种市售有源滤波器（ActivePowerFilter,APF）模块为例，模块总谐波电流补偿能力为75A，其中一共使用了5块模块电源来给风机、驱动、芯片、显示屏等供电，包括一个120W的AC-DC电源，2个24V转15V、输出功率为15W的DC-DC电源，1个24V转15V、输出功率为20W的DC-DC电源和一个24V转5V、输出功率为10W的DC-DC电源。这些电源产品齐全，易于购买，这种实现方式也是产品开发初期较为方便快捷的一种。但有利也有弊，使用多个电源带来了一些问题。首先是占用空间较大，小模块电源通常需要焊在PCB版面上，占用了版面空间，而AC-DC电源往往体积较大，整个电源部分需要较大的空间来放置。第二是电源采购成本较高。上例中，单个AC-DC电源采购价格通常在100元到150元，单个DC-DC电源模块采购价格通常在50到70元之间，整个电源部分的采购价格在300元以上。第三是电源模块数量的增加也提高了故障概率，后期维护难度高。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是现有的技术中，多路直流电压输出需要多个电源。为解决上述技术问题，本技术采取的技术方案是：一种多路输出电源，包括输入单元、主功率变换单元、多路输出整流滤波单元和控制及反馈单元；所述输入单元用于将外接的220V交流电转化为直流电，其输出端连接主功率变换单元的输入端；主功率变换单元用于将输入的直流电变压后转为多路不同值的电压，其输出端连接多路输出整流滤波单元的输入端；多路输出整流滤波单元包括+24V、+15V、－15V和+5V四路输出及其对应电路，且+24V输出电路的输出端连接控制及反馈单元的输入端；控制及反馈单元的输出端连接主功率变换单元的输入端。本技术针对一款有源电力滤波器（ActivePowerFilter,APF）或者无功补偿器（StaticVarGenerator,SVG）模块中需要的120W的AC-DC电源及其后级多路DC-DC电源进行设计。由于APF或SVG模块的整体结构已定型，因此该电源的体积和形状受到一定的空间限制。本技术用一台多路电压输出的AC-DC电源替代了原有的一台AC-DC电源及其后级多路DC-DC电源，简化了供电系统，降低了电源部分硬件成本。进一步，输入单元包括输入整流电路和直流母线滤波电路，输入电压为单相220V交流电；输入整流电路采用单相整流桥，用于将交流电转换成直流电，其输出端连接直流母线滤波电路的输入端；直流母线滤波电路采用两个串联的大容量的电解电容，用于对整流桥整流后的直流电进行滤波，获得稳定的输入直流母线电压Vin。通过输入单元获得稳定的直流电，使得系统的供电稳定。进一步，主功率变换单元包括开关电路和变压器；开关电路包括两个金属氧化物场效应管MOSFET和MOSFET驱动电路；所述MOSFET采用双管反激拓扑，即两个MOSFET串联相接，两端接输入直流母线电压Vin，交替导通，每个导通半个工作周期，开关频率为65kHz；MOSFET位于PCB板下方，通过绝缘垫片和螺丝与金属型材散热器相连；MOSFET驱动电路用于接收并放大外设的控制芯片提供的驱动信号并输出给MOSFET；变压器有多个绕组，变压器和MOSFET相连的绕组为原边绕组，变压器和三个整流管相连的绕组为副边输出绕组，分别输出+24V，+15V和－15V三路电压；+24V路为辅助供电绕组，用于为外设的主控芯片提供直流供电；变压器采用EE40型铁氧体磁芯和配套骨架，采用外层镀漆铜线即漆包线绕制原边绕组、副边输出绕组和辅助供电绕组。选用这种电路，制作成本低，效果好，结构简单，便于生产，散热效果好，采用的风冷散热方式，比传统的自然散热方式降低温升平均达到10℃到20℃，从而可以提高硬件的可靠性和稳定性，延长了使用寿命。进一步，所述多路输出整流滤波单元中：+24V输出电路包括依次串联的整流二极管、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子；输出滤波电路采用电容—电感—电容的组合式滤波结构；+15V输出电路包括依次串联的整流二极管、稳压芯片、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子；输出滤波电路采用电容—电感—电容的组合式滤波结构；－15V输出电路包括依次串联的整流二极管、稳压芯片、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子；输出滤波电路采用电容滤波；+5V输出电路包括顺次串联的稳压芯片、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子，稳压芯片由+15V输出对其进行供电，输出滤波电路采用电容—电感—电容的组合式滤波结构；+5V、－15V和+15V输出共用一个输出接插端子。通过稳压芯片代替现有技术中的小电源，使得电路简单、成本进一步降低，且体积减小很多，便于使用放置。进一步，控制及反馈单元包括控制电路、反馈电路和保护电路；控制电路采用UC2845芯片，输出控制信号给主功率变换单元的MOSFET驱动电路；反馈电路的输入端采样+24V输出电压，输出端将电压信号反馈给控制电路；保护电路包括过流保护电路、输出过压保护电路和输出短路保护电路，过流保护电路采样MOSFET电流，输出过压保护电路采样反馈电路的输出电压，输出短路保护电路采样反馈电路的输出电流，保护电路的输出端连接并将前述采样获得的信号传递给控制电路。该设计通过采样MOSFET电流、输出电流和输出电压，反馈保护信号给控制电路，实现电路的保护，进一步延长装置使用寿命。本技术的优点是：可以在实现同样的输出电压及功率下，减少电源数量，降低硬件成本。通过对比实验，本技术采用的风冷散热方式，比传统的自然散热方式温升低，风冷散热的温升只有10℃到20℃（自然散热温升本电源中经过试验测试一般在40℃左右），从而可以提高硬件的可靠性和稳定性，延长了使用寿命。附图说明图1是本技术的电源原理框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路输出电源，其特征是：包括输入单元、主功率变换单元、多路输出整流滤波单元和控制及反馈单元；所述输入单元用于将外接的220V交流电转化为直流电，其输出端连接主功率变换单元的输入端；主功率变换单元用于将输入的直流电变压后转为多路不同值的电压，其输出端连接多路输出整流滤波单元的输入端；多路输出整流滤波单元包括+24V、+15V、－15V和+5V四路输出及其对应电路，且+24V输出电路的输出端连接控制及反馈单元的输入端；控制及反馈单元的输出端连接主功率变换单元的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种多路输出电源，其特征是：包括输入单元、主功率变换单元、多路输出整流滤波
单元和控制及反馈单元；
所述输入单元用于将外接的220V交流电转化为直流电，其输出端连接主功率变换单元
的输入端；
主功率变换单元用于将输入的直流电变压后转为多路不同值的电压，其输出端连接多
路输出整流滤波单元的输入端；
多路输出整流滤波单元包括+24V、+15V、－15V和+5V四路输出及其对应电路，且+24V输
出电路的输出端连接控制及反馈单元的输入端；
控制及反馈单元的输出端连接主功率变换单元的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种多路输出电源，其特征是：输入单元包括输入整流电路和
直流母线滤波电路，输入电压为单相220V交流电；输入整流电路采用单相整流桥，用于将交
流电转换成直流电，其输出端连接直流母线滤波电路的输入端；直流母线滤波电路采用两
个串联的大容量的电解电容，用于对整流桥整流后的直流电进行滤波，获得稳定的输入直
流母线电压Vin。
3.根据权利要求1或2所述的一种多路输出电源，其特征是：主功率变换单元包括开关
电路和变压器；
开关电路包括两个金属氧化物场效应管MOSFET和MOSFET驱动电路；所述MOSFET采用双
管反激拓扑，即两个MOSFET串联相接，两端接输入直流母线电压Vin，交替导通，每个导通半
个工作周期，开关频率为65kHz；MOSFET位于PCB板下方，通过绝缘垫片和螺丝与金属型材散
热器相连；MOSFET驱动电路用于接收并放大外设的控制芯片提供的驱动信号并输出给
MOSFET；
变压器有多个绕组，变压器和MOSFET相连的绕组为原边绕组，变压器和三个整流管相
连的绕组为副边输出绕组，分别输出+24V，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡高平，花跃学，郑静，罗晓珊，葛文海，
申请(专利权)人：南京亚派科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32