[发明专利]模块化结构的大功率高压开关直流电源

权利要求书

1.一种模块化结构的大功率高压开关直流电源的实现方法，其特征在于，包括：

所述模块化结构的大功率高压开关直流电源是由输入整流滤波模块、移相全桥调控模块、 信号采样及调理模块、输出模块阵列以及反馈控制模块组成；

所述输入整流滤波模块由一个三相或单相整流电路、一个滤波网络和一个功率因数校正 电路组成；

所述移相全桥调控模块为由全控型开关管构成的移相全桥及其保护电路，通过加在开关 管栅极上的PWM信号来调节超前与滞后臂之间的开启重叠时间，进而控制输出电压的幅值；

所述信号采样及调理模块包括输入电压采样及调理电路、输出电流采样及调理电路、输 出电压采样及调理电路、过电压采样及调理电路、热敏电阻采样及调理电路，实现了对反馈 控制模块所需的输入信号、输出信号、保护信号进行采样及其相应调理；

所述输出模块阵列是由多个参数一致的输出模块通过串联、并联或多组串并联组合后而 形成的输出阵列，且所述单个输出模块是由高频变压器、高压整流滤波电路、RCD吸收电路 以及硬件保护电路构成；

所述反馈控制模块在接收到采样信号后，通过与设定的电压、电流、功率值进行比较和 运算，最终输出对应的PWM调控信号至移相全桥调控模块以调节电源的输出值，它主要包 括内部控制处理器、按键输入接口、通讯接口、显示接口。

2.根据权利要求1所述的模块化结构的大功率高压开关直流电源的实现方法，其特征在 于，所述输出模块阵列是依据负载需求的电压等级选择所串联的输出模块数量，并依据负载 需求的电流等级选择所并联的输出模块组数，进而通过构成串并联混合模式的矩阵结构以满 足整体系统的电压和电流等级要求；所述输出模块阵列中的全部输出模块的电路结构、元件 参数、电气性能均完全相同，以保证所有输出模块的电气一致性和对称性。

3.根据权利要求1所述的模块化结构的大功率高压开关直流电源的实现方法，其特征在 于，该电源采用了以单输出模块闭环为基准的、多输出模块跟随输出的控制结构；即所述输 入整流滤波模块、移相全桥调控模块、信号采样及调理模块、反馈控制模块均只有一个，而 输出为多个模块且形成了串联、并联或多组串并联组合的输出阵列结构，输入电压采样信号 从所述输入整流滤波模块获取，而输出采样信号仅从一个作为基准的所述输出模块获取，利 用全部输出模块的电气一致性和对称性来估算出整体系统的采样信号，从而降低采样与控制 的实现难度，减少硬件与成本开销。

4.根据权利要求1所述的模块化结构的大功率高压开关直流电源的实现方法，其特征在 于，所述输入整流滤波模块使用一个全覆盖封装的三相或单相全桥整流模块作为整流部分， 其内部的每一个电力二极管都附有单独的RC吸收电路，用来抑制二极管结电容在开关切换 时产生的冲击电流；经整流后的输入信号，通过电抗器来限制短路电流，抑制高次谐波；以 单独的阻容网络电路板作为滤波网络完成滤波，电解电容上储存的电荷将在断电后通过泄放 电阻完成释放；同时，并联了与所述电源的整体容量相匹配的集成式功率因数校正电路，并 在滤波网络输出端接入霍尔电压传感器，采用大功率电阻来限制进入电压传感器的电流，通 过电位器采集整流滤波后的下级直流输入电压；所述输入整流滤波模块的容量应当大于所述 移相全桥调控模块的总输出功率及其电路损耗之和。

5.根据权利要求1所述的模块化结构的大功率高压开关直流电源的实现方法，其特征在 于，所述移相全桥调控模块是由四个全控型开关管及其驱动与保护电路组成，对所述输入整 流滤波模块输出的直流脉波进行逆变；其中每两个开关管为一组，一组为超前臂，一组为滞 后臂，通过加在栅极上的PWM调节信号来调节超前臂与滞后臂之间的开启重叠时间，进而 控制输出电压的幅值；每个开关管的集电极和发射极之间接有反向钳位二极管，以避免承受 过大的反向电压，同时接入了由谐振电容与变压器原边漏感组成的谐振电路，以提供零电压 开关的条件，并且还在变压器原边侧串入了隔直电容，以避免变压器因磁饱和而引起过热； 所述移相全桥调控模块的总输出功率应当大于所述输出模块阵列的总输出功率及其电路损耗 之和。