耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)，其目的是提供即使在高溫環(huán)境下也能長時間正常工作的大功率開關電源系統(tǒng)。該耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)包括：多個并聯的移相全橋零電壓開關電源(2)；以及與每個移相全橋零電壓開關電源(2)連接的并聯均流控制電路(3)，該并聯均流控制電路用于應用最大電流自動均流法進行控制，使得每個移相全橋零電壓開關電源(2)的輸出電流基本上均等。本實用新型的大功率開關電源系統(tǒng)即使在高溫環(huán)境下也能長時間正常提供大功率電能，可廣泛應用于石油鉆井、交通運輸等諸多領域。
【專利說明】耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及開關電源系統(tǒng)，尤其涉及耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在諸如石油鉆井、交通運輸等某些工業(yè)應用中，由于高溫(有些情況下高達150°C)環(huán)境限制，普通工業(yè)級的大功率開關電源系統(tǒng)往往無法直接應用。大功率的電能輸出會使開關電源系統(tǒng)自身工作溫度急劇上升，如果再加上外部高溫、散熱空間狹小等不利因素的影響，普通工業(yè)級的大功率開關電源系統(tǒng)根本無法長時間正常工作。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供即使在高溫環(huán)境下也能長時間正常工作的大功率開關電源系統(tǒng)。
[0004]根據本實用新型的一種耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)包括:多個并聯的移相全橋零電壓開關電源，每個移相全橋零電壓開關電源具有電壓輸入端、反饋信號輸入端以及電壓輸出端，該電壓輸入端連接到直流電源；以及并聯均流控制電路，其具有電壓輸入端和反饋信號輸出端分別連接到每個移相全橋零電壓開關電源的電壓輸出端和反饋信號輸入端，其還具有電壓輸出端連接到負載，該并聯均流控制電路用于應用最大電流自動均流法進行控制，使得每個移相全橋零電壓開關電源的輸出電流基本上均等。
[0005]可選地，該并聯均流控制電路包括與多個移相全橋零電壓開關電源一一對應的多個脈寬調制集成均流控制器和電流采集器。
[0006]可選地，每個移相全橋零電壓開關電源包括:與該移相全橋零電壓開關電源的電壓輸入端連接的軟啟動電路、保護電路、移相全橋零電壓開關變換電路，該移相全橋零電壓開關變換電路還與該移相全橋零電壓開關電源的電壓輸出端連接；與軟啟動電路和保護電路連接的脈寬調制控制電路，該脈寬調制控制電路還與該移相全橋零電壓開關電源的反饋信號輸入端連接；以及與脈寬調制控制電路和移相全橋零電壓開關變換電路連接的全橋驅動電路。
[0007]可選地，每個移相全橋零電壓開關電源被安裝在鋁基板上。
[0008]與普通工業(yè)級的大功率開關電源系統(tǒng)相比，本實用新型采用并聯均流技術、移相全橋零電壓開關變換技術或鋁基板導熱技術，大大減少或快速散發(fā)大功率開關電源系統(tǒng)自身的發(fā)熱，從而能夠提高大功率開關電源系統(tǒng)的耐高溫性。因此，本實用新型的大功率開關電源系統(tǒng)即使在高溫環(huán)境下也能長時間正常提供大功率電能，可廣泛應用于石油鉆井、交通運輸等諸多領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是根據本實用新型一個實施例的耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)的結構示意圖；以及
[0010]圖2是根據本實用新型一個實施例的移相全橋零電壓開關電源的功能框圖。
【具體實施方式】
[0011]參見圖1，根據本實用新型的耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)包括多個并聯的移相全橋零電壓開關電源2 (為了圖示方便，圖1中僅例示3個并聯的開關電源，但這不是限制性的)、并聯均流控制電路3。
[0012]每個移相全橋零電壓開關電源2具有電壓輸入端VIN+和VIN-、反饋信號輸入端S+和S-、以及電壓輸出端V0UT+和V0UT-，該電壓輸入端VIN+和VIN-連接到直流電源(DC) 1。
[0013]并聯均流控制電路3具有電壓輸入端V+和V-、反饋信號輸出端S+和S-，它們分別連接到每個移相全橋零電壓開關電源2的電壓輸出端V0UT+和V0UT-、反饋信號輸入端S+和S-。并聯均流控制電路3還具有電壓輸出端連接到負載7。并聯均流控制電路3用于應用最大電流自動均流法進行控制，使得每個移相全橋零電壓開關電源2的輸出電流基本上均等。以這種方式，大功率開關電源系統(tǒng)的總功率被平均分配到每個并聯的開關電源上。例如，若開關電源系統(tǒng)的總功率為300瓦，采用3個獨立的開關電源并聯，則平均分配功率后每個開關電源只需要承擔100瓦，減輕了每個開關電源的負擔，從而大大減少了每個開關電源自身的發(fā)熱，能夠顯著提高整個開關電源系統(tǒng)的耐高溫性。
[0014]并聯均流控制電路3可以用多種方式來實現。根據本實用新型的一個實施例，如圖1中所示，并聯均流控制電路3可以包括與多個移相全橋零電壓開關電源2—一對應的多個脈寬調制(PWM)集成均流控制器4和電流采集器5。例如，PWM集成均流控制器4可以采用UNITR0DE公司的UC1907、UC2907或UC3907型集成均流控制芯片，電流采集器5可以采用霍爾電流采集器。多個電流采集器5可以通過均流母線6連接起來。
[0015]電流采集器5可以采集計算出對應的移相全橋零電壓開關電源2的輸出電流，多個PWM集成均流控制器4可以將輸出電流最大的移相全橋零電壓開關電源2設為主電源，而將其余的移相全橋零電壓開關電源2設為從電源。多個PWM集成均流控制器4可以根據該主電源的輸出電壓來調整對各從電源的電壓反饋信號，將該電壓反饋信號經由反饋信號輸出端S+和S-反饋到對應的移相全橋零電壓開關電源2以改變其輸出電壓，使得每個移相全橋零電壓開關電源2的輸出電流基本上均等(例如，使得各從電源的輸出電流與主電源的輸出電流之差在5%以內)。
[0016]根據本實用新型的一個實施例，如圖2所示，每個移相全橋零電壓開關電源2包括軟啟動電路21、保護電路22、PWM控制電路23、全橋驅動電路24、移相全橋零電壓開關(ZVS)變換電路25。
[0017]軟啟動電路21、保護電路22、移相全橋ZVS變換電路25與該移相全橋零電壓開關電源2的電壓輸入端VIN+和VIN-連接。移相全橋ZVS變換電路25還與該移相全橋零電壓開關電源2的電壓輸出端V0UT+和V0UT-連接。PWM控制電路23與軟啟動電路21和保護電路22連接，還與該移相全橋零電壓開關電源2的反饋信號輸入端S+和S-連接。全橋驅動電路24與PWM控制電路23和移相全橋ZVS變換電路25連接。
[0018]由于每個移相全橋零電壓開關電源2采用了移相全橋ZVS變換技術(即“軟開關”技術)，使得開關電源的開關管可以在諧振狀態(tài)下高頻開關，因而能夠提升電源功率密度并且提聞電能效率，大大減少每個開關電源自身的發(fā)熱，從而能夠顯者提聞整個開關電源系統(tǒng)的耐高溫性。
[0019]例如，PWM控制電路23可以采用UNITR0DE公司的UC1875、UC2875或UC3875型控制芯片。每個移相全橋零電壓開關電源2以該控制芯片作為移相式準諧振變換控制核心，在移相控制的基礎上應用諧振的原理，以四個開關管并聯電容和輸出變壓器的漏電感作為諧振元件，使得四個開關管依次按正弦或準正弦規(guī)律變化，當電壓為零時導通，從而實現開關損耗為零。因此，可以提聞開關電源的開關頻率，實現聞密度、聞效率和小體積的恒頻軟開關，大幅度減少開關電源自身的發(fā)熱。
[0020]為了進一步提高整個開關電源系統(tǒng)的耐高溫性，還可以將每個移相全橋零電壓開關電源2安裝在鋁基板上，而不是安裝在傳統(tǒng)的FR-4板(環(huán)氧板)上。鋁基板具有非常好的熱傳導性，可以將每個移相全橋零電壓開關電源2自身產生的熱量快速散發(fā)出去，因而有助于提高整個開關電源系統(tǒng)的耐高溫性。
[0021]以上具體描述了本實用新型的一些實施例，這些實施例僅是示例性的而不是限制性的。
【權利要求】
1.一種耐高溫的大功率開關電源系統(tǒng)，包括: 多個并聯的移相全橋零電壓開關電源(2)，每個移相全橋零電壓開關電源具有電壓輸入端、反饋信號輸入端以及電壓輸出端，該電壓輸入端連接到直流電源(1)， 其特征在于，該大功率開關電源系統(tǒng)還包括: 并聯均流控制電路(3)，其具有電壓輸入端和反饋信號輸出端分別連接到每個移相全橋零電壓開關電源(2)的電壓輸出端和反饋信號輸入端，其還具有電壓輸出端連接到負載(7)，該并聯均流控制電路用于應用最大電流自動均流法進行控制，使得每個移相全橋零電壓開關電源(2)的輸出電流基本上均等。
2.根據權利要求1所述的大功率開關電源系統(tǒng)，其中，該并聯均流控制電路(3)包括與多個移相全橋零電壓開關電源(2) —一對應的多個脈寬調制集成均流控制器(4)和電流采集器(5)。
3.根據權利要求1或2所述的大功率開關電源系統(tǒng)，其中，每個移相全橋零電壓開關電源⑵包括: 與該移相全橋零電壓開關電源(2)的電壓輸入端連接的軟啟動電路(21)、保護電路(22)、移相全橋零電壓開關變換電路(25)，該移相全橋零電壓開關變換電路(25)還與該移相全橋零電壓開關電源(2)的電壓輸出端連接； 與軟啟動電路(21)和保護電路(22)連接的脈寬調制控制電路(23)，該脈寬調制控制電路(23)還與該移相全橋零電壓開關電源(2)的反饋信號輸入端連接；以及 與脈寬調制控制電路(23)和移相全橋零電壓開關變換電路(25)連接的全橋驅動電路(24)。
4.根據權利要求1或2所述的大功率開關電源系統(tǒng)，其中，每個移相全橋零電壓開關電源(2)被安裝在鋁基板上。
5.根據權利要求3所述的大功率開關電源系統(tǒng)，其中，每個移相全橋零電壓開關電源(2)被安裝在鋁基板上。
【文檔編號】H02M3/10GK204046421SQ201420526562
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權日:2014年9月13日
【發(fā)明者】解慶, 白玉新, 張建國, 吳文晉, 王恒 申請人:北京精密機電控制設備研究所