本發(fā)明屬于自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源。
背景技術(shù):
隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)于配電系統(tǒng)可靠性的要求越來(lái)越高,從而對(duì)配電電器元件的要求也在提高。由于自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)往往作為一級(jí)或者特級(jí)負(fù)荷的供電電源端,所以對(duì)他的要求也是比較高的。傳統(tǒng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器電源往往是由兩個(gè)工頻變壓器或者兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源來(lái)組成的。兩個(gè)電源之間沒(méi)有任何聯(lián)系。屬于將兩個(gè)單輸入電源簡(jiǎn)單并列連接。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種新式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源,這種專用電源具有兩個(gè)輸入接口,可以同時(shí)將兩路不同的電源同時(shí)接在其輸入接口上,產(chǎn)生一路或者多路輸出;同時(shí)還可以滿足兩路電源之間的高隔離特性。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供一種自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源包括:整流濾波模塊、功率變換塊、漏感吸收模塊、控制模塊;
所述整流濾波模塊有兩個(gè),分別與所述自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)要轉(zhuǎn)換的兩個(gè)電源power1和power2連接,將高壓交流電源轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓,再接入所述漏感吸收模塊、功率變換模塊和控制模塊供電;
所述功率變換模塊包括n型mosfetqa1、n型mosfetqb1、功率變壓器ta1、和功率變壓器tb1;與所述電源power1相連的整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端與功率變壓器ta1的一次側(cè)輸入線圈的輸入管腳1相連,其輸出管腳3與n型mosfetqa1的漏極相連;對(duì)稱的,與所述電源power2相連的整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端與功率變壓器tb1的一次側(cè)輸入線圈的輸入管腳1相連,其輸出管腳3與n型mosfetqb1的漏極相連;n型mosfetqa1的源極和n型mosfetqb1的源極分別連接在各自的參考點(diǎn)上;功率變壓器ta1的輸出線圈的管腳7與二極管ca8的陽(yáng)極相連,功率變壓器ta1的輸出線圈的管腳6接地;功率變壓器tb1的輸出線圈的管腳7與二極管cb8的陽(yáng)極相連,功率變壓器tb1的輸出線圈的管腳6接地;二極管ca8的陰極和二極管cb8的陰極輸出控制器使用電壓;
所述漏感吸收模塊有兩個(gè),分別連接在所述整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端與n型mosfet的漏極之間,用于保護(hù)n型mosfetqa1、qb1;
所述控制模塊由電阻器rc1~rc7、電容器cc1、pwm芯片uc1、光電耦合器uc2、uc3、隔離電源模塊uc4、uc5構(gòu)成;
其中,pwm芯片uc1的vcc管腳接入二極管ca8的陰極和二極管cb8的陰極之間,且與電阻器rc1的第一端連接,電阻器rc1的第二端與電阻器rc2串聯(lián),電阻器rc2接參考點(diǎn);電隔離電源模塊uc5的vin+管腳也接入二極管ca8的陰極和二極管cb8的陰極之間;
隔離電源模塊uc4的vin-管腳和vout-、隔離電源模塊uc5的vin-管腳和vout-、光電耦合器uc2輸入側(cè)陰極、光電耦合器uc3的陰極分別與參考點(diǎn)相連;
pwm芯片uc1的output1管腳與電阻器rc5的第一端相連;電阻器rc5的第二端與光電耦合器uc2輸入側(cè)陽(yáng)極相連;光電耦合器uc2的輸出側(cè)的集電極與隔離電源模塊uc4的vout+管腳相連;光電耦合器uc2的輸出側(cè)的發(fā)射極與nmosfetqa1的柵極、電阻器rc6的第一端連接;電阻器rc6的第二端與nmosfetqa1的源極相連;
pwm芯片uc1的output2管腳與電阻器rc4的第一端相連,電阻器rc4的第二端與光電耦合器uc3的輸入端陽(yáng)極相連,光電耦合器uc3的輸出側(cè)的集電極與隔離電源模塊uc5的vout+管腳相連;光電耦合器uc3的輸出側(cè)的發(fā)射極與nmosfetqb1的柵極、電阻器rc7的第一端連接;電阻器rc7的第二端與nmosfetqb1的源極相連;
pwm芯片uc1的rt/ct管腳與電阻器rc3的第一端連接,電阻器rc3的第二端連接參考點(diǎn);電容器cc1并聯(lián)在電阻器rc3兩端;
pwm芯片uc1的vfb管腳連接在電阻器rc1的第二端;pwm芯片的gnd管腳接參考點(diǎn)。
進(jìn)一步,所述漏感吸收模塊包括電阻器ra6、電容器ca3和二極管da6;電阻器ra6的一端連接在整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端,另一端連接在二極管da6的陰極,二極管da6的陽(yáng)極與功率變壓器ta1的一次側(cè)輸入線圈的輸出管腳3相連;電容器ca3與電阻器ra6并聯(lián)。
進(jìn)一步,所述整流濾波模塊包括電阻器ra1~ra4、二極管da1~da4、電容器ca1~ca2元器件,電阻器ra1-ra4依次串聯(lián),電源power1的輸入端power1_a與二極管da1的陽(yáng)極、da3的陰極連接,power1_n與二極管da2的陽(yáng)極、da4的陰極連接;二極管da1和二極管da2的陰極與電容器ca1的正電源端、電阻器ra1的一端相連接;二極管da3和二極管da4的陽(yáng)極與電容器ca2的負(fù)電源端、電阻器ra4的一端相連接;電容器ca1和電容器ca2首尾串聯(lián),其中間連接點(diǎn)與電阻器ra2和電阻器ra3的中間點(diǎn)相連。
本發(fā)明提供的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源具有下述技術(shù)效果:
1)具有兩路電源輸入接口,并且兩路接口能夠同時(shí)輸入不同配電回路的電源,并且可以輸出一路電源;
2)相比于現(xiàn)有兩路電源的產(chǎn)品,本發(fā)明提供的技術(shù)方案只使用了一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片,降低了產(chǎn)品的成本;
3)本發(fā)明適用的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器處于高頻工作狀態(tài),所以可以使用高頻鐵氧體材料作為磁芯,使得電源體積小,重量輕。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明提供的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源的總電路圖。
圖2a為與電源power1連接的整流濾波模塊的電路圖;
圖2b為與電源power2連接的整流濾波模塊的電路圖;
圖3a為與電源power1連接的功率變換模塊的電路圖;
圖3b為與電源power2連接的功率變換模塊的電路圖;
圖4a為與電源power1連接的漏感吸收模塊的電路圖;
圖4b為與電源power2連接的漏感吸收模塊的電路圖;
圖5為控制模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1~5所示,本發(fā)明提供一種自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器控制器專用電源包括:整流濾波模塊、功率變換塊、漏感吸收模塊、控制模塊;
如圖2所示,兩塊整流濾波模塊結(jié)構(gòu)相同,與power1相連的整流濾波模塊所涉及的元器件標(biāo)記為a,與power2相連的整流濾波模塊所涉及的元器件標(biāo)記為b,以下以與power1相連的整流濾波模塊為準(zhǔn),描述整流濾波模塊的結(jié)構(gòu);包括電阻器ra1~ra4、二極管da1~da4、電容器ca1~ca2元器件,電阻器ra1-ra4依次串聯(lián),電源power1的輸入端power1_a與二極管da1的陽(yáng)極、da3的陰極連接,power1_n與二極管da2的陽(yáng)極、da4的陰極連接;二極管da1和二極管da2的陰極與電容器ca1的正電源端、電阻器ra1的一端相連接;二極管da3和二極管da4的陽(yáng)極與電容器ca2的負(fù)電源端、電阻器ra4的一端相連接;電容器ca1和電容器ca2首尾串聯(lián),其中間連接點(diǎn)與電阻器ra2和電阻器ra3的中間點(diǎn)相連。
其工作方式如下:在電源1的輸入端,高壓交流電源通過(guò)二極管da1-da4之后轉(zhuǎn)換成為脈動(dòng)的直流電壓。通過(guò)增加電容器ca1-ca2,使得脈動(dòng)的直流電壓更加趨于平緩,通過(guò)分析在電壓正常與非正常情況下的脈動(dòng)的直流電壓的波形,計(jì)算出相應(yīng)的電容器的需求,電阻器ra1-ra4的目的是將脈動(dòng)的直流電壓平均分配到相應(yīng)的電容器上。電容器c4的作用是依靠低esr,形成差模波形的導(dǎo)通路徑,降低emi。
在電源2的輸入端,電阻器rb1-rb4、二極管db1-db4、電容器cb1-cb2。也同樣實(shí)現(xiàn)相同的功能。
如圖3所示,功率變換模塊包括n型mosfetqa1、n型mosfetqb1、功率變壓器ta1、和功率變壓器tb1;與電源power1相連的整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端與功率變壓器ta1的一次側(cè)輸入線圈的輸入管腳1相連,其輸出管腳3與n型mosfetqa1的漏極相連;對(duì)稱的,與電源power2相連的整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端與功率變壓器tb1的一次側(cè)輸入線圈的輸入管腳1相連,其輸出管腳3與n型mosfetqb1的漏極相連;n型mosfetqa1的源極和n型mosfetqb1的源極分別連接在各自的參考點(diǎn)上;功率變壓器ta1的輸出線圈的管腳7與二極管ca8的陽(yáng)極相連,功率變壓器ta1的輸出線圈的管腳6接地;功率變壓器tb1的輸出線圈的管腳7與二極管cb8的陽(yáng)極相連,功率變壓器tb1的輸出線圈的管腳6接地;二極管ca8的陰極和二極管cb8的陰極輸出控制器使用電壓;
其工作方式如下:通過(guò)控制模塊的pwm控制方式,使得n型mosfetqa1、qb1打開(kāi)和關(guān)閉,這樣就能夠?qū)⒛芰看鎯?chǔ)在功率變壓器ta1、tb1中的一次側(cè),從而將能量在合適的時(shí)候傳輸?shù)焦β首儔浩鱰a1、tb1的二次側(cè)。
如圖4所示,兩個(gè)漏感吸收模塊結(jié)構(gòu)相同,與power1相連所涉及的元器件標(biāo)記為a,與power2相連的元器件標(biāo)記為b,以下以與power1相連的漏感吸收模塊為例描述漏感吸收模塊的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中,漏感吸收模塊包括電阻器ra6、電容器ca3和二極管da6;電阻器ra6的一端連接在整流濾波模塊輸出的直流電壓的正輸入端,另一端連接在二極管da6的陰極,二極管da6的陽(yáng)極與功率變壓器ta1的一次側(cè)輸入線圈的輸出管腳3相連;電容器ca3與電阻器ra6并聯(lián)。
其工作方式如下:依靠二極管da6的反向保護(hù),在n型mosfetqa1關(guān)閉的時(shí)刻,建立一條由電阻器ra6、電容器ca3組成的rc震蕩泄放路徑,將pcb銅箔以及變壓器ta1中的漏感中的寄生能量通過(guò)本路徑泄放掉,從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)n型mosfetqa1的功能。
在電源2的漏感吸收模塊,電阻器rb6、電容器cb3、二極管db6。也同樣實(shí)現(xiàn)相同的功能。
如圖5所示控制模塊連接方式如下:本模塊主要由電阻器rc1~rc7、電容器cc1、pwm芯片uc1、光電耦合器uc2、uc3、隔離電源模塊uc4、uc5構(gòu)成;
其中,pwm芯片uc1的vcc管腳接入二極管ca8的陰極和二極管cb8的陰極之間,且與電阻器rc1的第一端連接,電阻器rc1的第二端與電阻器rc2串聯(lián),電阻器rc2接參考點(diǎn);電隔離電源模塊uc5的vin+管腳也接入二極管ca8的陰極和二極管cb8的陰極之間;
隔離電源模塊uc4的vin-管腳和vout-、隔離電源模塊uc5的vin-管腳和vout-、光電耦合器uc2輸入側(cè)陰極、光電耦合器uc3的陰極分別與參考點(diǎn)相連;
pwm芯片uc1的output1管腳與電阻器rc5的第一端相連;電阻器rc5的第二端與光電耦合器uc2輸入側(cè)陽(yáng)極相連;光電耦合器uc2的輸出側(cè)的集電極與隔離電源模塊uc4的vout+管腳相連;光電耦合器uc2的輸出側(cè)的發(fā)射極與nmosfetqa1的柵極、電阻器rc6的第一端連接;電阻器rc6的第二端與nmosfetqa1的源極相連;
pwm芯片uc1的output2管腳與電阻器rc4的第一端相連,電阻器rc4的第二端與光電耦合器uc3的輸入端陽(yáng)極相連,光電耦合器uc3的輸出側(cè)的集電極與隔離電源模塊uc5的vout+管腳相連;光電耦合器uc3的輸出側(cè)的發(fā)射極與nmosfetqb1的柵極、電阻器rc7的第一端連接;電阻器rc7的第二端與nmosfetqb1的源極相連;
pwm芯片uc1的rt/ct管腳與電阻器rc3的第一端連接,電阻器rc3的第二端連接參考點(diǎn);電容器cc1并聯(lián)在電阻器rc3兩端;
pwm芯片uc1的vfb管腳連接在電阻器rc1的第二端;pwm芯片的gnd管腳接參考點(diǎn)。
優(yōu)選,可以在與整流濾波模塊、漏感吸收模塊和功率變壓器ta1的管腳1與電源power1相連后接電容ca4、電容ca5后接地。對(duì)應(yīng)的在電源power2相連后接電容cb4、電容cb5后接地。
其工作方式如下:輸出側(cè)的芯片uc1通過(guò)輔助電源或者電池供電,維持其正常工作。電阻器rc3與電容器cc1用來(lái)調(diào)節(jié)芯片uc1內(nèi)部的振蕩頻率。輸出側(cè)實(shí)際電壓通過(guò)電阻器rc1、rc2進(jìn)行分壓,其分壓后電壓與芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電壓相比較,來(lái)確定電壓誤差,以及下一步的調(diào)整方向。芯片uc1的3腳和6腳為驅(qū)動(dòng)管腳,通過(guò)內(nèi)部的震蕩頻率與電壓誤差相比較,來(lái)確定驅(qū)動(dòng)管腳的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間。當(dāng)驅(qū)動(dòng)管腳3腳和6腳分別置高的時(shí)候,電壓會(huì)分別通過(guò)電阻器rc5、rc4到達(dá)各自的光電耦合器uc2、uc3,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)光電耦合器線性導(dǎo)通,分別確定光電耦合器輸出側(cè)電阻器rc6、rc7的兩端的電壓的大小,從而使得nmosfetqa1、qb1分別導(dǎo)通。
當(dāng)交流電源power1與power2分別通過(guò)整流橋后,分別變成各自的直流脈動(dòng)電壓,兩路電壓之間為物理隔離,這樣就能夠滿足兩路電壓的高絕緣特性。當(dāng)輸出側(cè)芯片uc1開(kāi)始工作的時(shí)候,分別在其3腳、6腳發(fā)出高電平,來(lái)驅(qū)動(dòng)具有隔離能力的光電耦合器工作,利用電阻器rc6、rc7兩端的電壓,驅(qū)動(dòng)nmosfetqa1、qb1導(dǎo)通。使得電流從功率變壓器ta1、tb1的輸入側(cè)存儲(chǔ)一定的能量,當(dāng)輸出側(cè)芯片uc1開(kāi)始工作的時(shí)候,分別在其3腳、6腳發(fā)出低電平,nmosfetqa1、qb1截止。功率變壓器ta1、tb1中存儲(chǔ)的能量,將傳遞到功率變壓器的輸出側(cè),形成需要的電壓。
本電路不同于以往的簡(jiǎn)單的組合的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器的供電電源電路方案。這種解決方案,能夠使產(chǎn)品形成一體的解決方案,使產(chǎn)品獲得較強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)化率,并且輸出精度能夠較普通的電源體改一個(gè)數(shù)量等級(jí)。