[发明专利]铁路机车车载电子设备一次隔离电源模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路机车车载电子设备使用的一次隔离电源模块，尤其涉及一种需要宽输入电压范围、宽工作温度范围和良好电磁兼容性（EMC）性能、高可靠应用的铁路机车车载电子设备一次隔离电源模块。

背景技术

铁路机车电气环境中的DC110V直流电源，干扰多，电压变化大；而铁路机车环境温度、湿度范围变化大，海拔变化大，对铁路机车车载电子设备稳定运行有很大影响。要求直接面向铁路机车DC110V直流电源的一次隔离电源必须可靠、稳定，减少机车电子设备故障发生率。而当前铁路机车车载电子设备使用的一次隔离电源模块，在宽DC110V输入电压范围、宽工作温度范围、高绝缘性能和良好的电磁兼容性(EMC)或高效率、可靠性等方面，不能全面兼顾。

本发明涉及的一种铁路机车车载电子设备一次隔离电源模块，可提高铁路机车车载电子设备运行的稳定性，进而保障铁路行车安全和提高行车效率，具有较高的社会效益和经济效益。

发明内容

为解决上述问题，提供一种铁路机车车载电子设备一次隔离电源模块，兼顾和满足了这些方面的需求，可进一步提高铁路机车车载电子设备运行的稳定性，进而保障铁路行车安全和提高行车效率。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种铁路机车车载电子设备一次隔离电源模块，所述的电源模块采用准谐振反激同步整流技术架构，包括散热器、变压器、以及位于变压器初级侧依次串联的输入滤波电路、PWM功率变换电路、和位于变压器次级侧依次串联的同步整流电路、输出滤波电路，所述的PWM功率变换电路还通过辅助供电电路连接一PWM控制电路，所述的输出滤波电路的输出端还连接同步整流控制电路的输入端，同步整流控制电路的输出端连接至同步整流电路；所述变压器次级侧的输出滤波电路的输出端还连接一反馈电路，所述反馈电路的输出端连接至PWM控制电路，所述的电源模块的电路板分为主板和同步整流板，所述的同步整流板上包括同步整流电路和同步整流控制电路，其余上述电路、变压器和散热器均布置在主板上；所述的电源模块的散热器分为位于变压器初级侧的散热器Ⅰ和位于变压器次级侧的散热器Ⅱ；所述的 PWM控制电路中的功率MOSFET管采用全塑封结构，安装于散热器Ⅰ上，所述的同步整流板安装于散热器Ⅱ上；所述的主板采用双面器件布局，所述主板的顶层，安装高度较高器件，所述主板的底层，安装低高度表贴器件。

所述的高度较高器件包括功率MOSFET、同步整流板、散热器、滤波电容和变压器。

所述低高度表贴器件包括PWM控制器、电阻、电容，器件高度不超过2.54mm。

所述变压器选用具有较大Ae值和Aw值的PQ系列磁芯。

所述同步整流板，采用的双面环氧玻璃布板，背面覆铜；所述同步整流板与主板通过三个引脚相连接，分别连接主板输出电压地、主板上变压器输出绕组11、12引脚、主板上变压器输出绕组7、8引脚。

所述位于变压器初级侧的散热器Ⅰ与电源模块DC110V输入地直接连接，位于变压器次级侧的散热器Ⅱ电源模块输出负直接连接，散热器起到电磁屏蔽作用，EMI小。

所述电源模块电路板的主板采用采用至少4层环氧玻璃布板，器件双面布局，内电层为输入DC110V地和输出地，高压线、大电流线在内电层上下走线。

所述电源模块采用开放式结构，电源模块产生的热量直接向周围环境散热。

所述电源模块就近外置一个5面体屏蔽壳，所述5面体屏蔽壳可以开小于等于0.5mm通孔，电源模块产生的热量通过这些通风孔散出到周围环境空气中。

所述PWM控制电路上还连接有遥控功能电路和保护电路；所述的反馈电路上还连接有输出电压调节电路。

本发明的有益效果为：1）绝缘性能方面，输入功率MOSFET和输出同步整流板分别使用单独散热器，二者之间绝缘距离大。输出反馈和输出电压保护直接采用贴片光耦与输入隔离，实现输入输出完全的电气隔离；

2）电磁兼容方面，采用NCP1337反激准谐振技术，实现在MOSFET管的漏源电压最低点开关MOSFET管，减少MOSFET管开关时的电流尖峰，相应的减少电磁干扰；输入功率MOSFET管和同步整流板分别使用独立散热器，减少了输入与输出之间的共模干扰；变压器绕组非电压摆动绕组绕制在变压器外层，相当于一层屏蔽层，减少变压器电磁干扰向外辐射；输入功率MOSFET管的电压稳定端与散热器直连，输出同步整流管的电压稳定端与另一散热器直连，消除功率器件传导到散热器上的共模干扰；