复合型直流稳压电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合型直流稳压电源，包括交流电压输入接口、电磁兼容ＥＭＩ滤波器、整流滤波电路、串联线性稳压电路、直流电压输出接口，交流电压输入接口与电磁兼容ＥＭＩ滤波器相连，整流滤波电路与串联线性稳压电路相连，所述电磁兼容ＥＭＩ滤波器与整流滤波电路之间还连接有用于高频变压稳压的开关电源预稳模块。本实用新型专利技术将传统开关电源与线性电源两种电源的技术优势融合在一起，吸收并充分发挥它们的性能优势，规避其固有的缺点，使电源的性能更加趋于完善，具有靠性高、纹波小、电磁兼容性好、功率密度大、效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及直流稳压电源领域，特别是涉及一种复合型直流稳压电源。
技术介绍
电源是现代社会不可缺少的重要能源。工业、农业、科教、医疗卫生、国防军工、乃 至家庭等各个领域都离不开电源。随着社会的进步，对供、用电的要求也愈来愈高。应用技 术的高频化、硬件结构的模块化、软件控制的数字化、产品性能的绿色化是电力电子领域发 展方向。就直流稳压电源而言，其发展历史可谓源远流长。当前直流稳压电源产品基本上 可以分为两类，即开关直流稳压电源和线性直流稳压电源(以下分别简称“开关电源”和 “线性电源”)。由于这两类直流稳压电源中的大功率半导体器件工作于不同模式，使得它们 各有优点和缺点，但均不是最为理想的直流稳压电源。譬如，线性直流稳压电源的纹波小， 电磁兼容性好，但效率低，功率密度小；而开关直流稳压电源的功率密度大，效率高，但其纹 波特性差，电磁兼容性不好。参见图1所示，传统开关电源一般由顺次相连的交流电压输入接口、电磁兼容EMI 滤波器、变换器、高频变压器、高频整流滤波电路、输出过压过流过热保护电路、直流电压输 出接口构成。开关电源中用于能量转换的大功率半导体器件工作于开关状态，而且其开关 频率一般都在20kHz以上，电网与负载高频变压器隔离，采样反馈稳压。如采用软开关技术 可达几百kHz，甚至更高。因而可采用高频变压器隔离经高频整流后滤波后可得到需要的 直流电压，充分利用高频技术。其优点是功率密度大、效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻， 其缺点是开关噪声大、电磁兼容不好、纹波特性差，纹波系数要做到以下还比较困难; 由高频整流管的反向恢复电流与寄生参数产生振荡而形成开关噪声，在直流输出端附加尖 峰状的电压毛刺，负载越重毛刺越高，这种毛刺电压是滤波电路不能消除的。严重时将影响 设备的正常工作，例如引起采样和计算误差，器件的误动作，软件程序的“飞跑”和死循环等寸。参见图2所示，传统线性电源一般由顺次相连的交流电压输入接口、电磁兼容EMI 滤波器、工频隔离降压变压器、输入过压欠压保护电路、整流滤波电路、串联线性稳压电路、 输出过压过流过热保护电路、直流电压输出接口构成。线性电源通常采用工频变压器与电 网隔离，电网输入端采用传统的工频变压器降压与电网隔离，然后整流滤波为平滑的直流， 经串联线性稳压后输出。大功率半导体器件串联稳压，工作于线性状态。以集电极、发射极 间管压降(uce)的高低调整稳定输出电压。因工作在线性状态，纹波特性好，纹波系数可达 1%。以下，比开关电源低一个数量级，因而电磁兼容性好。本技术成熟，可靠性高、纹波小、大 功率器件工作在线性状态、电磁兼容性好，缺点是体积大、重量大、效率低、稳压范围窄。其 中工频变压器的体积重量约占整个电源的60%以上，不符合直流电源“轻、薄、短、小”的发 展要求，效率低，仅适用于小功率的场合，限制了它的应用范围。众所周知，本世纪面临着能 源和原材料紧缺的严重挑战，改进老产品，推出新成果，节约能源和材料已成为当务之急。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种可靠性高、纹波小、 电磁兼容性好、功率密度大、效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻的复合型直流稳压电源。本技术提供的复合型直流稳压电源，包括交流电压输入接口、电磁兼容EMI 滤波器、整流滤波电路、串联线性稳压电路、直流电压输出接口，交流电压输入接口与电磁 兼容EMI滤波器相连，整流滤波电路与串联线性稳压电路相连，所述电磁兼容EMI滤波器与 整流滤波电路之间还连接有用于高频变压稳压的开关电源预稳模块。在上述技术方案中，所述串联线性稳压电路包括低压差线性集成稳压器控制器 MIC5158芯片和外置大功率N沟道MOSFET调整管。所述MOSFET调整管采用PM功率器件。在上述技术方案中，所述电磁兼容EMI滤波器与开关电源预稳模块之间还连接 有输入过压欠压保护电路，所述输入过压欠压保护电路包括MC3423芯片、MC3424芯片、 MC3425芯片中之一。在上述技术方案中，所述串联线性稳压电路与直流电压输出接口之间还连接有输 出过压过流过热保护电路，所述输出过压过流过热保护电路包括所述低压差线性集成稳压 器控制器MIC5158芯片内集成的栅-源钳位保护电路和驱动报警电路。与现有技术相比，本技术的优点在于复合型直流稳压电源就是将以上两种 电源的技术优势融合在一起，吸收并充分发挥它们的性能优势，规避其固有的缺点，使电源 的性能更加趋于完善。在结构上采用两个功率环节完成，其一(前端)为有源功率因数校 正(APFC)的开关电源模块进行预稳压，完成一级宽范围稳压的高效变换，为后级提供一个 比输出电压队略高一个Δ U的直流电压，即队+Δ U，Δ U即为后级的调整裕量；第二级(后 端)为低压差精密线性稳压环节，本级效率低压差是关键。由于前端的稳压范围比较宽， AU近似常量。克服了常规线性稳压电源由于网压升高或负载减轻时，串联调整管的调整 裕量大、管压降高、电压应力大、功耗大、效率低、威胁调整管的安全等固有弊病，保留纹波 特性、电磁兼容特性好的优点，实现真正意义的“绿色化”。设计可以使得AU>Uces (饱 和压降)，以提高效率，所以称之为低压差线性稳压，本环节采用一片低压差线性集成稳压 控制器MIC5158，配置一个低Rds(On)功率场效应管(Power M0SFET)即可完成，电路简单。 MIC5158具有近乎完备的保护功能和控制功能，为实现低压差线性精密稳压提供了保障。由 上述方案和采用结构可知，复合型直流稳压电源克服了当前开关电源和线性电源“绿色”和 “高效”两个不可兼得的缺点，达到“绿色”和“高效”的良好统一，将二者结合起来，扬长避 短，优势互补，填补市场品种单一、特性不够理想的缺憾。复合型直流稳压电源不但可以为 各行业的电子设备提供优质的电源产品，而且还可以为国家节约材料和能源消耗。附图说明图1为传统开关电源的原理框图；图2为传统线性电源的原理框图；图3为本技术的原理框图；图4为MIC5158芯片的管脚引线及封装示意图；图5为MIC5158芯片内部的原理框图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步的详细描述参见图3所示，本技术提供的复合型直流稳压电源，包括顺次相连的交流电 压输入接口、电磁兼容EMI滤波器、输入过压欠压保护电路、用于高频变压稳压的开关电源 预稳模块、整流滤波电路、串联线性稳压电路、输出过压过流过热保护电路、直流电压输出 接口。串联线性稳压电路包括低压差线性集成稳压器控制器MIC5158芯片和外置大功率N 沟道M0SFET调整管，M0SFET调整管采用PM功率器件。输入过压欠压保护电路包括MC3423 芯片、MC3424芯片、MC3425芯片中之一。输出过压过流过热保护电路包括所述低压差线性 集成稳压器控制器MIC5158芯片内集成的栅-源钳位保护电路和驱动报警电路。本技术的工作原理如下在串联线性稳压环节的前端采用开关电源模块预稳压，负载与电网为高频变压器 隔离，之后，经串联线性稳压后输出。由于不包括体积重量约占整个电源的60%以上的工频 变压器，因此体积小、重量轻，效率高于线性稳压电源，纹波及电磁兼容性好。(一)前端预稳整流滤波环节电网输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型直流稳压电源，包括交流电压输入接口、电磁兼容ＥＭＩ滤波器、整流滤波电路、串联线性稳压电路、直流电压输出接口，交流电压输入接口与电磁兼容ＥＭＩ滤波器相连，整流滤波电路与串联线性稳压电路相连，其特征在于：所述电磁兼容ＥＭＩ滤波器与整流滤波电路之间还连接有用于高频变压稳压的开关电源预稳模块。

【技术特征摘要】
一种复合型直流稳压电源，包括交流电压输入接口、电磁兼容EMI滤波器、整流滤波电路、串联线性稳压电路、直流电压输出接口，交流电压输入接口与电磁兼容EMI滤波器相连，整流滤波电路与串联线性稳压电路相连，其特征在于所述电磁兼容EMI滤波器与整流滤波电路之间还连接有用于高频变压稳压的开关电源预稳模块。2.如权利要求1所述的复合型直流稳压电源，其特征在于所述串联线性稳压电路包 括低压差线性集成稳压器控制器MIC5158芯片和外置大功率N沟道MOSFET调整管。3.如权利要求2所述的复合型直流稳压电源，其特征在于所述电磁兼容EMI滤波器 与开关电源预稳模块之间还连接有输...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪飞，
申请(专利权)人：武汉市泓承浩远电源有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]