一种多路输出电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多路输出电源。
【背景技术】
[0002]随着时代的发展，几乎所有的行业都已完全电气化。在很多应用场合，电源承担着提供信号、控制、传感器等系统的供电任务，要求24小时不间断地工作。这些场合通常为电网交流输入或者直流母线供电，而负载如芯片、显示装置、风机等所需的供电方式多为低压直流，且不同的负载所需要的直流电压不同，常用的电压等级有5￥，12￥，15￥，2狀，48￥等等。
[0003]为了实现单路电压(交流或者直流)输入转多路低压直流输出，现有常用的方法是多级变换，第一级用较大功率的AC-DC模块电源或者DC-DC电源获得一级稳定的低压直流，第二级在第一级低压直流母线基础上用多个小功率DC-DC模块电源来实现多路直流电压输出。以一种市售有源滤波器(Active Power Filter, APF)模块为例，模块总谐波电流补偿能力为75A，其中一共使用了5块模块电源来给风机、驱动、芯片、显示屏等供电，包括一个120W的AC-DC电源，2个24V转15V、输出功率为15W的DC-DC电源，I个24V转15V、输出功率为20W的DC-DC电源和一个24V转5V、输出功率为1W的DC-DC电源。这些电源产品齐全，易于购买，这种实现方式也是产品开发初期较为方便快捷的一种。但有利也有弊，使用多个电源带来了一些问题。首先是占用空间较大，小模块电源通常需要焊在PCB版面上，占用了版面空间，而AC-DC电源往往体积较大，整个电源部分需要较大的空间来放置。第二是电源采购成本较高。上例中，单个AC-DC电源采购价格通常在100元到150元，单个DC-DC电源模块采购价格通常在50到70元之间，整个电源部分的采购价格在300元以上。第三是电源模块数量的增加也提高了故障概率，后期维护难度高。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是现有的技术中，多路直流电压输出需要多个电源。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是:一种多路输出电源，包括输入单元、主功率变换单元、多路输出整流滤波单元和控制及反馈单元;所述输入单元用于将外接的220V交流电转化为直流电，其输出端连接主功率变换单元的输入端;主功率变换单元用于将输入的直流电变压后转为多路不同值的电压，其输出端连接多路输出整流滤波单元的输入端；多路输出整流滤波单元包括+24V、+ 15V、一 15V和+5V四路输出及其对应电路，且+24V输出电路的输出端连接控制及反馈单元的输入端;控制及反馈单元的输出端连接主功率变换单元的输入端。
[0006]本发明针对一款有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)或者无功补偿器(Static Var Generator, SVG)模块中需要的120W的AC-DC电源及其后级多路DC-DC电源进行设计。由于APF或SVG模块的整体结构已定型，因此该电源的体积和形状受到一定的空间限制。本发明用一台多路电压输出的AC-DC电源替代了原有的一台AC-DC电源及其后级多路DC-DC电源，简化了供电系统，降低了电源部分硬件成本。
[0007]进一步，输入单元包括输入整流电路和直流母线滤波电路，输入电压为单相220V交流电;输入整流电路采用单相整流桥，用于将交流电转换成直流电，其输出端连接直流母线滤波电路的输入端;直流母线滤波电路采用两个串联的大容量的电解电容，用于对整流桥整流后的直流电进行滤波，获得稳定的输入直流母线电压Vin。通过输入单元获得稳定的直流电，使得系统的供电稳定。
[0008]进一步，主功率变换单元包括开关电路和变压器;开关电路包括两个金属氧化物场效应管MOSFET和MOSFET驱动电路;所述MOSFET采用双管反激拓扑，即两个MOSFET串联相接，两端接输入直流母线电压Vin，交替导通，每个导通半个工作周期，开关频率为65kHz;MOSFET位于PCB板下方，通过绝缘垫片和螺丝与金属型材散热器相连;MOSFET驱动电路用于接收并放大外设的控制芯片提供的驱动信号并输出给M0SFET;变压器有多个绕组，变压器和MOSFET相连的绕组为原边绕组，变压器和三个整流管相连的绕组为副边输出绕组，分别输出+24V，+ 15V和一 15V三路电压;+24V路为辅助供电绕组，用于为外设的主控芯片提供直流供电；变压器采用EE40型铁氧体磁芯和配套骨架，采用外层镀漆铜线即漆包线绕制原边绕组、副边输出绕组和辅助供电绕组。选用这种电路，制作成本低，效果好，结构简单，便于生产，散热效果好，采用的风冷散热方式，比传统的自然散热方式降低温升平均达到10°C到20°C，从而可以提高硬件的可靠性和稳定性，延长了使用寿命。
[0009]进一步，所述多路输出整流滤波单元中:+24V输出电路包括依次串联的整流二极管、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子;输出滤波电路采用电容一电感一电容的组合式滤波结构;+15V输出电路包括依次串联的整流二极管、稳压芯片、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子;输出滤波电路采用电容一电感一电容的组合式滤波结构；一15V输出电路包括依次串联的整流二极管、稳压芯片、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子;输出滤波电路米用电容滤波;+5V输出电路包括顺次串联的稳压芯片、输出滤波电路、电源指示LED灯和输出接插端子，稳压芯片由+ 15V输出对其进行供电，输出滤波电路采用电容一电感一电容的组合式滤波结构;+5V、一 15V和+15V输出共用一个输出接插端子。通过稳压芯片代替现有技术中的小电源，使得电路简单、成本进一步降低，且体积减小很多，便于使用放置。
[0010]进一步，控制及反馈单元包括控制电路、反馈电路和保护电路；控制电路采用UC2845芯片，输出控制信号给主功率变换单元的MOSFET驱动电路;反馈电路的输入端采样+24V输出电压，输出端将电压信号反馈给控制电路;保护电路包括过流保护电路、输出过压保护电路和输出短路保护电路，过流保护电路采样MOSFET电流，输出过压保护电路采样反馈电路的输出电压，输出短路保护电路采样反馈电路的输出电流，保护电路的输出端连接并将前述采样获得的信号传递给控制电路。该设计通过采样MOSFET电流、输出电流和输出电压，反馈保护信号给控制电路，实现电路的保护，进一步延长装置使用寿命。
[0011]本发明的优点是:可以在实现同样的输出电压及功率下，减少电源数量，降低硬件成本。通过对比实验，本发明采用的风冷散热方式，比传统的自然散热方式温升低，风冷散热的温升只有10°c到20°C(自然散热温升本电源中经过试验测试一般在40°C左右)，从而可以提高硬件的可靠性和稳定性，延长了使用寿命。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的电源原理框图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明技术内容作说明:
本发明包括PCB，元器件，散热器三种主要部件。把元器件按顺序安装和焊接在PCB上，并在M0SFET、+24V整流管、+15V整流管和稳压芯片、一 15V整流管和稳压芯片上加装散热器，即可完成电源的生产工作。
[0014 ]如图1所示，本发明主体为一个电源，包括输入部分、主功率变换部分、多路输出整流滤波部分和控制及反馈部分。各部分之间的关系如图1电源原理框图所示。
[0015]输入部分包括输入整流电路和直流母线滤波电路，输入电压为单相220V交流电。输入整流电路采用单相整流桥将交流电整流成为直流电。直流母线滤波电路采用两个串联的大容量的电解电容对整流桥整流后的直流电进行滤波，获得稳定的输入直流母线电压Vin0
[0016]主功率变换部分包括开关电路和变压器。开关电路采用了双管反激拓扑，两个金属氧化物场效应管(Medal-Oxide-Semiconductor Field-Eff