一种直流-直流隔离转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种直流－直流隔离转换装置，包括：转换单元，接收输入的直流电压，将该直流电压周期性接入变压器初级线圈，在变压器初级线圈生成振荡电流；在所述变压器副边获得经隔离变压的电压并输出；整形和滤波单元，用于接收所述转换单元输出的电压，并将该电压整形、滤波成直流电压输出。直流电压周期性输入由在振荡信号控制下周期性导通和关断的可控开关控制；可控开关与变压器的初级线圈串联连接在直流电压和变压器初级线圈一侧的第一电源地之间；该可控开关的控制端接收所述振荡信号，并根据该振荡信号控制所述可控开关的导通和关断。本发明专利技术具有易于散热、转换效率高、安全性强、参数可以调整及维护成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路领域，具体地说涉及一种直流-直流隔离转换装置。
技术介绍
在工控、网络、仪器仪表等电子设备上，常常需要对信号进行隔离处理，以保证设备中各电路的正常工作。电源是设备中非常关键的部分，电源供电的优劣直接影响整个电路的运行效果。因此，采用直流-直流(DC-DC)隔离转换电路不仅能够改善供电质量，为设备内部提供满足要求的工作电压，同时由于隔离的效果，还使得设备抗干扰能力大为增强。由于DC-DC隔离转换电路所应用的场合比较复杂，因此，对DC-DC隔离转换电路的工作温度、转换效率都有较高的要求。现有技术中，DC-DC隔离转换电路主要是使用隔离DC-DC转换芯片，来实现DC-DC的隔离转换。请参阅图1，为DC-DC转换芯片结构示意图，在Vin和GND端输入直流电压，在+VO1、OV1端与+VO2、OV2端输出两组直流电压。隔离DC-DC芯片是完整的一块芯片，所有电子器件均通过阻燃材料或非阻燃材料封装在一个狭小的空间内，这样虽然节省相当的设计空间，但由于电子器件密度高，通电工作时，自身功耗产生热量不容易散发，特别是在DC-DC芯片输出为满载或者轻载的情况下，由于流经DC-DC芯片的电流很大或者电能释放不掉，电子器件中积累的热量使得环境温度升高，以此，在这样环境下，电子器件的工作效率大大降低，进而影响到电子器件的使用寿命，长期使用电路的安全性将下降。另外，在实际设计电路时，如果对输出电压等参数要求发生变化，要调整DC-DC芯片封装内部的参数是难以实现的，而向厂家定制则成本相对较高。另外，DC-DC芯片输出端一旦发生异常情况(如输出短路)，容易造成自身的损坏，必须更换DC-DC转换芯片，使得维护成本增加。因此，使用隔离DC-DC转换芯片电路的虽然体积小，但有不易散热、转换效率低、安全性差、参数不能随意调整及维护成本高等不足。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种隔离直流-直流转换装置，该转换装置具有易于散热、转换效率高、安全性强、参数可数以调整及维护成本低等优点，可解决现有技术中存在的不足。本专利技术提供的装置，包括转换单元，接收输入的直流电压，将该直流电压周期性接入变压器初级线圈，在变压器初级线圈生成振荡电流；在所述变压器副边获得经隔离变压的电压并输出；整形和滤波单元，用于接收所述转换单元输出的电压，并将该电压整形、滤波成直流电压输出。优选的，所述直流电压周期性输入由在振荡信号控制下周期性导通和关断的可控开关控制；所述可控开关与所述变压器的初级线圈串联连接在所述直流电压和所述变压器初级线圈一侧的第一电源地之间；该可控开关的控制端接收所述振荡信号，并根据该振荡信号控制所述可控开关的导通和关断。优选的，所述变压器与所述可控开关连接方式为所述变压器的初级线圈的第一端子连接所述直流电压的正极，所述可控开关的一端连接所述变压器初级线圈的第二端子，另一端连接所述第一电源地；并且所述变压器的初级线圈第一端子与第二端子之间连接串连的第一电容和第一电阻，其中，第一电容的一端连接所述变压器初级线圈的第一端子，第一电容的另一端通过第一电阻连接所述变压器初级线圈的第二端子。优选的，所述可控开关为场效应管，所述可控开关一端为该场效应管漏极，所述可控开关的另一端为该场效应管的源极，所述可控开关的控制端为所述场效应管的栅极。优选的，所述变压器还有与所述初级线圈同相串联的第一次级线圈，所述变压器初级线圈的第一端子是初级线圈与第一次级线圈的共同端子，第一次级线圈的另一端子与所述第一电源地之间连接二极管，该二极管阳极接所述第一电源地，阴极连接所述第一次级线圈。优选的，所述转换单元电路还包括连接在所述直流电源正极与所述变压器输入初级线圈的第一端子之间的保险丝。优选的，所述场效应管为耗尽型场效应管。优选的，还包括多谐振荡单元，用于产生所述振荡信号，所述振荡信号为方波或脉冲。优选的，所述多谐振荡单元的电路为非门(U6A)输出端连接非门(U6B)输入端，非门(U6B)的输出端通过串连的电容(C7)、电阻(R22)连接非门(U6A)的输入端；在非门(U6A)、非门(U6B)的公共端与电容(C7)、电阻(R22)的公共端之间连接电阻(R23)，电阻(R24)与二极管(D3)串连后与电阻(R23)并联，二极管(D3)的阳极与电阻(R24)连接，阴极与非门(U6B)的输入端连接。优选的，所述非门电路为多反相/缓冲器。与现有技术使用DC-DC转换芯片的电路相比较，本专利技术具有以下优点。1、易于散热。本专利技术的各个元件没有紧密密封在一起，各个元件产生的热量易于散掉，可提高各元件的工作效率，延长各元件的使用寿命。2、输出效率高。本专利技术通过限定变压器初级线圈电压的峰值，降低变压器自身功耗，提高转换效率。3、安全性高。本专利技术通过限制变压器初级线圈的电压，来限制场效应管源极和漏极间的电压，确保场效应管安全、正常工作。在输入电压正极与变压器第一输入端子之间连接有保险丝，防止输入电流过大对电路造成损害，还通过变压器的隔离作用，将输入直流电压和输出直流电压隔离，保证各部分电路安全工作。4、参数可以随意调整，满足电路需求。本专利技术可通过调节多谐振荡电路中充电支路的电阻和放电电路的电阻，以及输入非门电路的电压，来控制输出波形的周期、幅值。通过调整变压器初级线圈的电压，或调整变压器初级线圈与副边次级线圈的匝数比，来调节输出电压值；还可通过调节变压器副边不同端点之间线圈匝数比，得到不同的输出电压，满足电路设计需求。5、维护成本低。本专利技术使用的元器件比DC-DC转换芯片价格低，且安全可靠，所以维护成本相对要低。附图说明图1是为DC-DC转换芯片结构示意图；图2是本专利技术第一实施例装置结构示意图；图3是本专利技术第二实施例多谐振荡电路的电路图；图4是本专利技术第二实施例多谐振荡电路中非门U6B输出波形；图5是本专利技术第二实施例转换电路的电路图；图6是本专利技术第二实施例变压器端点53处波形图；图7是本专利技术第二实施例整形和滤波电路的电路图；图8是本专利技术第二实施例输出电压波形图；图9是本专利技术第二实施例整体电路图。具体实施例方式请参看图2，为本专利技术第一实施例装置结构示意图，以下结合该示意图介绍本实施例的组成单元。多谐振荡单元21产生一定频率和幅值的振荡信号，将振荡信号输出。振荡信号可为方波或脉冲，多谐振荡单元21对输出方波或脉冲信号的频率和幅值，能够进行有效的控制。转换单元22将直流电压通过一可控开关221接入变压器224，可控开关与变压器224的初级线圈串联连接在所述直流电压和所述变压器224初级线圈一侧的第一电源地GND之间，多谐振荡单元21输出的方波或脉冲信号接入可控开关221控制端，方波或脉冲信号控制可控开关221的导通和关断。变压器224的初级线圈的第一端子连接直流电压的正极，可控开关221的一端连接变压器224初级线圈的第二端子，另一端连接第一电源地GND，并且变压器224的初级线圈第一端子与第二端子之间连接串连的第一电容222和第一电阻223，其中，第一电容222的一端连接所述变压器224初级线圈的第一端子，第一电容222的另一端通过第一电阻223连接所述变压器224初级线圈的第二端子。变压器224的副边所连接的地为第二电源地。上述电路的基本原理是，使具有一定周期的方波或脉冲信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流－直流隔离转换装置，其特征在于，包括：转换单元，接收输入的直流电压，将该直流电压周期性接入变压器初级线圈，在变压器初级线圈生成振荡电流；在所述变压器副边获得经隔离变压的电压并输出；整形和滤波单元，用于接收所述转换单元 输出的电压，并将该电压整形、滤波成直流电压输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金建祥，袁剑蓉，孔亮，
申请(专利权)人：中控科技集团有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]