一种高可靠性大功率智能均流电源模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电源模块，具体地说，涉及一种高可靠性大功率智能均流电源模块，属于电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，国内对于各类电路拓扑的研究和应用较为成熟，但从智能化、大功率以及高可靠性方面的研究存在一定缺陷，较为知名的电源模块生产商，日本TDK公司，世界标准半砖尺寸也仅仅做到300W的功率，且多数大功率电源模块不具备输出端均流功能，即使有均流功能也是非自主均流方式，仅支持5台以内的电源模块并联，且调试过于繁琐，从而无法实现大功率分布式电源系统的应用。
[0003]传统大功率电源模块过流与短路保护电路多采用限功率式、回卷式以及打嗝式保护，但失效率较高，深度限流后MOS管幅值远远超过额定耐压值，MOS管容易被击穿损坏。打嗝式可以很好的保护MOS管，但输出并联较大容值电容后，电源模块将无法启动。对于大功率电源模块而言，在实际应用时受到很大限制。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种高可靠性大功率智能均流电源模块。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种高可靠性大功率智能均流电源模块，包括直流输入、隔离变压器、储能电感、主功率开关管、钳位管、自激式辅助电路、脉宽调制器、同步整流滤波电路、恒流电路、均流电路和直流输出；其直流输入电压经隔离变压器Tl耦合输出经储能电感LI输出给同步整流滤波电路再输出直流输出电压；主功率开关管受脉宽调制器Ul控制，从而控制隔离变压器Tl工作状态，达到控制直流输出电压目的；U1的8脚OUT-A通过图腾放大器U2、驱动串联电阻R17驱动主功率开关管Ql、Q2的栅极，主功率开关管Ql、Q2按Ul的14脚RT端外接电阻R14设定的频率周期进行开关；主功率开关管Ql、Q2饱和导通时，Tl初级有电流流过，向Tl次级传输能量，同时为储能电感LI充电，经次级同步整流MOS管Q4~Q6整流、电容C31-C38滤波后输出平滑的直流电压；主功率开关管Ql、Q2截止时，Ul的9脚OUT-B通过图腾放大器U3、可调死区电容C19和驱动串联电阻R19驱动钳位管Q3栅极，钳位管同样按Ul的14脚RT端外接电阻R14设定的频率周期进行开关；T1初级绕组的反向电压经钳位管Q3和钳位电容C23~C25串联构成回路，钳位管Q3饱和导通，将Tl原边绕组反向产生的电压应力吸收掉；与此同时储能电感LI开始释放能量，经次级同步整流MOS管Q7~Q9整流、电容C31~C38滤波后输出平滑的直流电压；自激式辅助电路为脉宽调制器Ul的7脚VCC端、运算放大器U4的8脚V+和专用智能均流芯片U5的8脚VCC供电；当输出进入过流或短路状态时，电流采样电阻R42将采样信号经电阻R43、R44连接到运算放大器U4的2脚反相端
I1-，经放大后由运算放大器U4的I脚输出端OUTl将放大信号送入运算放大器U4的5脚同相端12+，电阻R51与稳压器Ull构成基准源，电阻R50和R49分压后经电阻R46为运算放大器U4的6脚反相端12-提供一稳定基准电压，同相端12+与反相端12-进行比较，同相端12+电位高于反相端12-电位时，运算放大器U4的7脚输出端0UT2输出高电平，经电阻R47、R48连接到光电親合器U8的发光二极管阳极，光电親合器U8的发光二极管向受光三极管传递能量，受光三极管导通，受光三极管集电极与脉宽调制器Ul的13脚COMP端相连，COMP端置低位，脉宽调制器Ul对脉宽进行调整，使占空比变小，输出电压变低；由于输出负载不变，根据欧姆定律，电压与电流成正比，输出电流变小，电流采样电阻R42不能检测到过流信号，运算放大器U4同相端12+电位低于反相端12-电位，运算放大器U4的7脚输出端0UT2输出低电平，光电耦合器U8停止工作，脉宽调制器Ul的13脚COMP端置高位，脉宽调制器Ul再次对脉宽进行调整，使占空比变大，输出电压变高，输出电流变大，电流采样电阻R42检测到过流信号，运算放大器U4的7脚输出端0UT2再次输出高电平，光电耦合器U8的发光二极管向受光三极管传递能量，脉宽调制器Ul的13脚COMP端置低位，脉宽调制器Ul对脉宽进行调整，使占空比变小，输出电压变低，如此往复，形成一个闭环回路，输出进入恒流状态，完成过流或短路保护功能，当过流或短路故障解除后，电压恢复正常；专用智能均流芯片U5的6脚SHARE-与7脚SHARE+为均流共享端，当多台电源模块输出端冗余并联时，每台电源模块的SHARE-并联至一点，SHARE+并联至一点，实现均流功能。
[0007]所述一种高可靠性大功率智能均流电源模块，其专用智能均流芯片U5控制多路并联主电源模块和从电源模块，当单台或多台电源模块出现电流不均衡时，电流不均衡的电源模块将自动通过共享端向大电流的主电源模块靠拢，专用智能均流芯片U5的3脚ADJ自动置低位，光电親合器U9的发光二极管导通，U9的受光三极管调整输出电压上升，输出电压上升至与主电源模块输出电压近于相同时，输出电流随之被调整，从而实现主电源模块与从电源模块的均流保护，实现最多达到20台电源模块并联。
[0008]所述一种高可靠性大功率智能均流电源模块，其隔离变压器Tl和储能电感LI均为PC44磁性材料的平板变压器，可输出最大功率800W。
[0009]所述一种高可靠性大功率智能均流电源模块，其主功率开关管与钳位管均采用TDS0N-8封装大功率MOS管，处于饱和导通时漏源极间电阻Rds均小于2m Ω，提升电源模块转换效率。
[0010]所述一种高可靠性大功率智能均流电源模块，其脉宽调制器Ul为TSS0P-16封装的LM5025B，芯片内部具有可编程振荡器，主开关驱动和有源钳位驱动之间配置了可编程重叠或死区时间，并具有可编程欠压锁定功能。
[0011]本实用新型采用LM5025B作为PffM脉宽控制芯片，具有用在分布式电源结构的有效钳位/重置技术。LM5025B用在高开关频率，比通常用在通信、汽车电子、工业电源系统以及多输出电源的通常正激调整器有更高的效率和更大的功率密度，特别适用于制作大功率电源模块。LM5025B内部具有可调滞后的用户编程的欠压锁定电路，可直接应用于输入欠压保护电路；
[0012]本实用新型输出过流与短路保护采取恒流式设计，电源模块进入过流或短路状态后，将自动调节PWM脉冲宽度，减小无用功损耗，且输出电流不随输入变化而变化，改善深度限流对MOS管的电应力冲击。过流或短路故障解除后电源模块自动恢复正常工作状态。
[0013]本实用新型可实现多台电源模块并联使用，均流系数一致性好，与传统均流模式不同，本实用新型采用“智能均流”方式进行均流设计，无需人为设定主从电源模块，主从电源模块根据动态输出电流大小确定，输出电流最大的电源模块自动成为主电源模块，其它电源模块为从电源模块，从电源模块积极向主电源模块靠拢，防止一台或多台电源模块运行于电流极限状态。本实用新型多电源模块并联可达最大功率10KW。
[0014]本实用新型具有以下特点:
[0015]1、输入与输出均为直流电压，输入与输出绝缘电压为1000V ；
[0016]2、输入电压覆盖DC9V~72 V，输出电压覆盖DC3.3V~48V ;
[0017]3、电源模块体积为:61*58*13mm (如图4和5所示)，最大输出功率可达500W ；
[0018]4、输入具有欠压锁定功能，过流和短路保护为恒流式；
[0019]5、电源模块具有智能均流功能，最多可实现20台电源模块冗余并联，最大功率可达 1Kff ；
[0020]本实用新型的有益效果是具有高可靠性的操作模式，确保电源模块在进入过流和短路状态时及时进行保护，故障解除后恢复正常工作。多台电源模块冗余并联时可智能均流控制，具有电源模块智能化高，环境适应能力强等特点。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型功能框图。
[0022]图2 — I为本实用新型原理图之第一部分。
[0023]图2 — 2为本实用新型原理图之第二部分。
[0024]图3为本实用新型多台电源模块冗余并联均流模块示意图。
[0025]图4为本实用新型结构前视图。
[0026]图5为本实用新型结构主视图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0028]如图1、2 — 1、2 — 2和3所示，本实用新型一种高可靠性大功率智能均流电源模块，包括直流输入、隔离变压器、储能电感、主功率开关管、钳位管、自激式辅助电路、脉宽调制器、同步整流滤波电路、恒流电路、均流电路和直流输出；其直流输入电压经隔离变压器Tl耦合输出经储能电感LI输出给同步整流滤波电路再输出直流输出电压；主功率开关管受脉宽调制器Ul控制，从而控制隔离变压器Tl工作状态，达到控制直流输出电压目的；U1的8脚OUT-A通过图腾放大器U2、驱动串联电阻R17驱动主功率开关管Ql、Q2的栅极，主功率开关管Q1、Q2按Ul的14脚RT端外接电阻R14设定的频率周期进行开关；主功率开关管Ql、Q2饱和导通时，Tl初级有电流流过，向Tl次级传输能量，同时为储能电感LI充电，经次级同步整流MOS管Q4~Q6整流、电容C31~C38滤波后输出平滑的直流电压；主功率开关管Ql、Q2截止时，Ul的9脚OUT-B通过图腾放大器U3、可调死区电容C19和驱动串联电阻R19驱动钳位管Q3栅极，钳位管同样按Ul的14脚RT端外接电阻R14设定的频率周期进行开关；T1初级绕组的反向电压经钳位管Q3和钳位电容C23~C25串联构成回路，钳位管Q3饱和导通，