[实用新型]一种高效恒流开关型电源变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源变换器，具体地说，涉及一种小体积隔离式高频高压输出高效恒流的开关型电源变换器。

背景技术

目前，国外高压开关直流电源比较成熟，像Spellman、Classman等高压电源公司已生产出小型化、高效化、智能化的高压直流电源，然而价格比较昂贵，国内直流高压开关电源研究起步较晚，与先进国家相比有较大差距。尤其在高频、高性能直流高压开关电源方面。目前在农业领域中，迫切需要物美价廉，能满足多种不同工况要求的多规格、多品种、系列化的高质量、高性能的高压直流电源。我国是一个农业大国，农业生产领域需要的科学技术非常之多，有些领域对高压直流电源技术的需要十分迫切，但目前能适合农业领域要求的高压直流电源很少，针对农业领域的具体情况，研究开发多种高压直流电源具有较强的现实意义，也蕴藏着很大的商机。

20世纪70年代世界电源史上发生了一场革命，即20Hz的开关频率结合脉宽调制技术(PWM)在电源领域的应用。到目前为止，电源的频率已经达到数千赫，应用先进的准谐振技术甚至可以达到兆赫水平。提高振荡器输出频率可降低高压变压器、电抗器、平滑电容器、高压电容器等电子器件基本性能要求和结构体积，进而缩小高压电源体积。高频化使高压电源体积大幅度的减小，轻巧便携，实用性和使用方便性明显得到改善。高频带来了很多优点，但同时也带来很多难点，例如开关元器件的高频开关损耗如何解决；高频电路板如何设计；以及高频下变压器选择和设计等多种难点。

隔离式高频高电压输出电源变换器不仅存在着高频带来的问题，还存在高压输出所带来的一系列问题，例如高电压下变压器会产生很大的寄生电容、绝缘等问题在设计和绕制工艺中如何解决；在高频高压下如何选择输出整流管等多种难题。

实用新型内容

本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种高效恒流开关型电源变换器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效恒流开关型电源变换器，包括输入滤波电路、逆变电路、输出整流电路、输出滤波电路和反馈电路；其直流输入顺次经输入滤波电路、逆变电路、输出整流电路和输出滤波电路到直流输出，利用反馈电路进行电压调整；输入端为通用单端反激电路拓扑，脉宽调制器为TI公司的LM5022；输出端采用恒流限流模式，使用TI公司的LMV842运算放大器实现，支持长时间短路；隔离变压器T2次级为四路输出，其中第一路耦合输出225V，经4个稳压二极管D4-D7串联稳压输出给储能电感L2；第二路耦合输出225V，经4个稳压二极管D8-D11串联稳压输出给储能电感L3；第三路耦合输出50V，经2个稳压二极管D12、D13串联稳压输出给储能电感L4；三路输出经三个储能电感L2、L3和L4累加产生500V高压输出。

所述一种高效恒流开关型电源变换器，其隔离变压器T2采用TDK公司标准型材EPC19，材质为PC44磁材，变压器绕制顺序是：第一层绕制初级，将次级1绕制在所有次级的最里层，然后将次级2绕在次级1的外面，然后将次级3绕制在次级1和次级2的最外层；然后将反馈1和反馈2通过一对绞合的导线来增加绕组间的耦合，在所有的次级与次级之间，次级与反馈之间均增加一层初级。

所述一种高效恒流开关型电源变换器，其稳压二极管D4-D11采用超快恢复二极管ESH2PD，稳压二极管D12和D13采用超快恢复二极管SS2PH10。

本实用新型一种小体积隔离式高频高压输出高效恒流的开关型电源变换器，采用通用测单端反激电路拓扑，脉宽调制器TI公司的LM5022，其外围元器件少，控制简单。输出端采用限流模式为恒流式，使用TI公司的LMV842运算放大器实现，支持长时间短路，此电源变换器内部变压器的绕制工艺，以及输出整流管的选择方面，是决定此高压输出电源变换器效率提升的关键。

本实用新型的工作过程是：直流输入先经输入滤波器进行滤波，再进入逆变电路，逆变电路使高频变压器次级产生交替变换的交流电，此交流电经过输出端二极管整流和滤波电路后变为直流输出。输出电压是通过输出采样、反馈、调整占空比来实现自动调整的。

本实用新型与传统的DC/DC变换器相比有如下优点：

1、高频高压输出。此电源变换器输出500V30W，频率高达360kHz。

2、体积小。体积仅49mm×25.4mm×13mm。

3、恒流式限流。支持长时间短路，而且保护电路简单。

4、输入范围宽。此电源变换器输入范围15V至55V，符合GJB181中18V至50V过欠压浪涌要求。