一种高效交流/直流工业电源制造技术

本发明专利技术公开了一种高效交流/直流工业电源，包含电源第一级模块、电源第二级模块、PFC控制器、LLC谐振控制器、输入比较器、低压降压稳压器、温度开关、同步整流控制器、电流检测放大器和运算放大器，所述的电源第一级模块连接着电源第二级模块；所述的PFC控制器连接着电源第一级模块；所述的LLC谐振控制器连接着电源第一级模块；所述的输入比较器输出端连接着PFC控制器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着输入比较器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着温度开关输入端；所述的温度开关输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的同步整流控制器连接着电源第二级模块；所述的电源第二级模块输出端连接着电流检测放大器输入端；所述的电流检测放大器输出端连接着运算放大器输入端，所述的运算放大器输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的LLC谐振控制器输出端连接着PFC控制器输入端。

An efficient AC / DC industrial power supply

【技术实现步骤摘要】
一种高效交流/直流工业电源
本专利技术涉及电力电子控制领域，具体地说，涉及一种高效交流/直流工业电源。
技术介绍
工业AC/DC电源应用于很多领域中：例如过程控制、数据记录、机械控制、仪器、工厂自动化和安全系统等，AC/DC电源为需要DC操作的设备供电提供了便利，其中设备包括可编程逻辑控制器（PLC）、传感器、发送器、接收器、分析仪、电动机、执行器、螺线管和继电器等。这些电源采用对流冷却，需要支持诸如功率提升的功能，在短时间内提供增加的输出负载；可在85V至265VAC的宽输入范围内工作，且在整个输入电压范围内提供满负载；输出电压范围为5至56V，额定功率为7.5至480W；当该种电源应用在更高功率的环境中，可以将其并联在一起提高功率，因此，优化这种AC/DC电源的结构具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效交流/直流工业电源，该电源包含一个CCM升压PFC转换器，该转换器可在85V至265VACRMS的输入电压范围内工作，并产生390VDC总线；第二级由隔离的半桥LLC级组成，该级产生24V、20A的标称输出，工业电源要求在整个工作电压范围内具有高效率，并且要求负载从50％到100％的变化范围很大；该电源从85V至265VAC的整个输入工作电压范围内提供了480W的连续功率，对于230VAC标称运行，其效率>93.5％，对于115VAC标称运行，效率为91％；CCMPFC级由UCC28180固定频率PFC器件控制，HB-LLC功率级是通过现有的UCC256301谐振控制器级进行控制的，该控制器通过电流模式控制以增加控制带宽，控制带宽的增加减少了抑制输出上交流纹波所需的输出电容器，为了实现高效率，LLC级的输出使用基于UCC24612器件和CSD19501KCSMOSFET的同步整流。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种高效交流/直流工业电源包含电源第一级模块、电源第二级模块、PFC控制器、LLC谐振控制器、输入比较器、低压降压稳压器、温度开关、同步整流控制器、电流检测放大器和运算放大器，所述的电源第一级模块连接着电源第二级模块；所述的PFC控制器连接着电源第一级模块；所述的LLC谐振控制器连接着电源第一级模块；所述的输入比较器输出端连接着PFC控制器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着输入比较器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着温度开关输入端；所述的温度开关输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的同步整流控制器连接着电源第二级模块；所述的电源第二级模块输出端连接着电流检测放大器输入端；所述的电流检测放大器输出端连接着运算放大器输入端，所述的运算放大器输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的LLC谐振控制器输出端连接着PFC控制器输入端。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种高效交流/直流工业电源所述PFC控制器采用UCC28180，该器件是一款高性能，CCM紧凑型8引脚可编程频率PFC控制器，其广泛的可编程工作频率为该设计提供了灵活性。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种高效交流/直流工业电源所述LLC谐振转换器采用UCC256301，该器件可以确保系统在所有操作条件下都不会进入ZCS区域，从而确保系统安全；提供了从35kHz到1MHz的宽工作频率范围，以便使用LLC转换器轻松设计宽输出电压范围；其独特的混合磁滞控制可提供出色的线路和负载瞬态响应，从而最大限度地减少了对输出滤波电容器的需求。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种高效交流/直流工业电源所述同步降压转换器采用UCC24612-2，UCC24612-2是一款用于有源钳位反激和LLC应用的多模式同步整流器控制器，凭借其4A灌电流和1A电源功能，该器件的比例栅极驱动有助于在系统可以在谐振频率以上工作的LLC应用中使用该同步整流器。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种高效交流/直流工业电源所述温度开关采用TMP302，TMP302是一款采用微封装的温度开关，可通过引脚来选择跳闸点和滞回温度，因而具有低功耗且简单易用的优势，该器件运行时无需额外组件，其功能不受微处理器或微控制器的影响。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种高效交流/直流工业电源所述电流检测放大器采用INA181，该器件是一种双向电流检测放大器，可在独立于电源电压的–0.2V至+26V范围内的共模电压中感测电流检测电阻器上的压降。本专利技术的有益效果：该高效交流/直流工业电源具有PFC前端和半桥LLC谐振转换器的480W工业交流/直流电源，提供高达20A的持续电流和3秒高达30A的峰值电流，可调节输出电压范围为22V至28V，满载条件下的总体效率达93.5%，峰值效率大于94%，可实现自然对流冷却功率因数高达0.99以上，并满足PFC规范以及IEC61000-3-2A类电流THD要求。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术一种高效交流/直流工业电源的结构示意图。图2为本专利技术一种高效交流/直流工业电源所述的第二级电源模块的详细电路示意图。具体实施方式结合图1、2说明本实施方式，本实施方式所述一种高效交流/直流工业电源包含电源第一级模块、电源第二级模块、PFC控制器、LLC谐振控制器、输入比较器、低压降压稳压器、温度开关、同步整流控制器、电流检测放大器和运算放大器。所述PFC控制器采用UCC28180，UCC28180是一款高性能，CCM紧凑型8引脚可编程频率PFC控制器，其广泛的可编程工作频率为设计提供了灵活性，其修整的电流环路电路有助于从中至满负载（50％至100％）实现低于5％的THD，降低电流检测阈值有助于使用较小的分流电阻50％，从而在保持低THD的同时降低功耗，其集成的+2A/-1.5A驱动电流快速栅极驱动器消除了对外部栅极驱动器的需求。所述LLC谐振控制器使用UCC256301，LLC谐振转换器是用于在工业电源中实现中高功率隔离式DC/DC电源级的最广泛使用的拓扑之一，它们能够为高压MOSFET实现软开关（ZVS导通），从而提高系统的整体效率；工业电源中的LLC转换器确实面临一些特定要求，一些工业电源需要在短时间内支持过载（最高为额定负载的1.5倍），在过载操作过程中，LLC转换器不得进入电容性（ZCS）区域，否则可能是灾难性的；通过其ZCS避免功能，UCC256301可以确保系统在所有操作条件下都不会进入ZCS区域，从而确保系统安全；UCC256301提供了从35kHz到1MHz的宽工作频率范围，以便使用LLC转换器轻松设置宽输出电压范围；UCC256301及其独特的混合磁滞控制可提供出色的线路和负载瞬态响应，从而最大限度地减少了对输出滤波电容器的需求，它的宽频率范围可用于减少满足工业电源中保持时间要求所需的PFC大容量电容器，借助集成的高压栅极驱动器，X电容器放电功能以及附加的输出过压保护，UCC256301减少了实现高效工业电源所需的外部分立元件的数量。所述同步整流控制器使用UCC24612本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效交流/直流工业电源，其特征在于：所述一种高效交流/直流工业电源包含电源第一级模块、电源第二级模块、PFC控制器、LLC谐振控制器、输入比较器、低压降压稳压器、温度开关、同步整流控制器、电流检测放大器和运算放大器，所述的电源第一级模块连接着电源第二级模块；所述的PFC控制器连接着电源第一级模块；所述的LLC谐振控制器连接着电源第一级模块；所述的输入比较器输出端连接着PFC控制器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着输入比较器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着温度开关输入端；所述的温度开关输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的同步整流控制器连接着电源第二级模块；所述的电源第二级模块输出端连接着电流检测放大器输入端；所述的电流检测放大器输出端连接着运算放大器输入端，所述的运算放大器输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的LLC谐振控制器输出端连接着PFC控制器输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效交流/直流工业电源，其特征在于：所述一种高效交流/直流工业电源包含电源第一级模块、电源第二级模块、PFC控制器、LLC谐振控制器、输入比较器、低压降压稳压器、温度开关、同步整流控制器、电流检测放大器和运算放大器，所述的电源第一级模块连接着电源第二级模块；所述的PFC控制器连接着电源第一级模块；所述的LLC谐振控制器连接着电源第一级模块；所述的输入比较器输出端连接着PFC控制器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着输入比较器输入端；所述的低压降压稳压器输出端连接着温度开关输入端；所述的温度开关输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的同步整流控制器连接着电源第二级模块；所述的电源第二级模块输出端连接着电流检测放大器输入端；所述的电流检测放大器输出端连接着运算放大器输入端，所述的运算放大器输出端连接着LLC谐振控制器输入端；所述的LLC谐振控制器输出端连接着PFC控制器输入端。


2.根据权利要求1所述的一种高效交流/直流工业电源，其特征在于：所述PFC控...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，朴晶琳，马晶晶，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23