一种碳排放控制的多路直流输出的隔离电源装置

1.本发明涉及碳中和电力控制领域技术领域，特别是一种碳排放控制的多路直流输出的隔离电源装置。


背景技术：

2.交通运输行业作为能源消费增长最快的行业,对控制温室气体排放具有重要的影响,因此国内学者在运输行业如何控制碳排放方面开展了不少研究,黄大雷"针对运输工具使用石化燃料产生的碳排放,提出了减少单位吨公里运输工具的排放量和减少无效的吨公里两种思路,围绕提高现有交通运输体系能效,减少能源需求、降低温室气体排放等议题,为中国交通运输业发展“低碳经济”提供了政策建议。
3.由于单路输出电源发展迅速,在效率、功率密度,与供电质量上均具有很大优势。最初为了提供多路独立的供电电压,常采用多个独立电源进行组合,每个独立电源对应一路输出电压。这种情况下,每路输出电压都拥有较高的供电质量,但存在电源数量多、体积大和成本高等问题,不符合碳排放控制发展的初衷。堆叠式多路输出电源,如堆叠式反激电路,通过在原边设置m+1个功率管与m个变压器,实现m路独立输出,相对多个独立电源组合的方法,堆叠式多路输出电源可以减少功率管的数量,但仍存在体积大和成本高的问题,且控制较为复杂。
4.目前发展的多路输出电源往往通过在变压器副边设置多个绕组的方法来实现多路电压输出。然而采用多变压器副边绕组的多路输出电源一般只能对主路输出电压进行闭环控制,辅路输出往往存在供电精度低等问题。为了提高辅路供电质量,
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学者们提出了采用耦合电感、加权反馈控制、采用同步开关的后置调节川等方法,但电路结构与控制策略更加复杂。此外,随着输出路数的增加,电源的效率和功率密度明显下降,以致输出通道一般控制在3路以内。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种碳排放控制多路输出的隔离直流电源，解决了碳排放控制的隔离电源的电路系统二组以上隔离转换器组成所衍生变压器占用体积空间和电源类型多的问题、利用死区控制的pwm调制电路，它具有电路简单可靠、容易实现、成本较低的特点、防止磁饱和的变压器隔离的整流电源。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现。
7.一种碳排放控制的多路直流输出的隔离电源装置，包括pwm调制装置，用于产生一个频率脉宽调制信号；采用对管三极管npn和pnp组成双臂推挽装置，用于对频率脉宽调制信号进行驱动；基于多路隔离变压器的全波整流装置，用于将调制信号进行整流控制；最后一级为稳压滤波装置，用于将整流信号线性化处理。
8.所述pwm调制装置包括非隔离pwm调制芯片、rc振荡单元以及死区分压单元，所述rc振荡单元，根据非隔离pwm调制芯片内部的线性锯齿波震荡电路产生锯齿波型号，其震荡
频率由rc振荡单元调节，所述死区分压单元，用于调节pwm的占空比；所述非隔离pwm调制芯片的第五管脚与电容c2的一端连接，非隔离pwm调制芯片的第六管脚与电阻r1的一端相连，电容c2另一端和电阻r1另一端相连，并且连接到地端，另外非隔离pwm调制芯片的死区端子第四管脚与电阻r6、电阻r9的一端相连，电阻r6的另一端与地端相连，电阻r9另一端与非隔离pwm调制芯片的第二管脚连接，电阻r9用于提高非隔离pwm调制芯片的启动时间。
9.所述双臂推挽装置包括共射极推挽电路，所述共射极推挽电路，输出端相当于三极管的集电极，得到高电平状态加上拉电阻用于做电流型的驱动，所述双臂推挽装置由2对三极管npn和pnp以及4个反馈电阻组成，三极管q1的基极与电阻r5的一端相连，电阻r5的另外一端与非隔离pwm调制芯片第九管脚相连；三极管q1的发射极与电阻r3的一端相连，三极管q1的基极与电阻r3的另一端相连，三极管q2的基极与电阻r4的一端相连，电阻r4的另外一端与非隔离pwm调制芯片第十管脚相连；三极管q2的发射极与电阻r2的一端相连，三极管q2的基极与电阻r2的另一端相连，三极管q1和q2的两个发射极相连并连接到地端，三极管q3的基极与电阻r7的一端相连，电阻7的另外一端与非隔离pwm调制芯片第九管脚相连；三极管q3的发射极与电阻r11的一端相连，三极管q3的基极与电阻r11的另一端以及三极管的q4的集电极相连，三极管q4的基极与电阻r8的一端相连，电阻8的另外一端与三级管q1的集电极相连；三极管q4的发射极与电阻r10的一端相连，三极管q4的基极与电阻r10的另一端相连，三极管q3和q4的两个发射极相连并连接到电源端。
10.所述全波整流装置包括中心抽头变压器，所述中心抽头变压器，将正负相间的双电源变成正负的单电源，所述的全波整流装置在半个周期内，电流流过一个二极管，而在另一个半周内，电流流经第二个二极管，并且两个二极管的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载，所述中心抽头变压器输入端一端与非隔离pwm调制芯片第九管脚相连，中心抽头变压器输入端的另外一端与三极管的q3、q1的集电极相连，中心抽头变压器输出端的一端与二极管d2的正端连接，二极管d2的负端电容c1的一端连接，c1的另外一端与中心抽头变压器的中心抽头连接，中心抽头变压器输出端另外一端与二极管d1的正端连接，二极管d2、d1的负端连接，另外，器件：t1、d1、d2和c1作为隔离变压器的全波整流装置可多个并联接入非隔离pwm调制芯片第九管脚和三极管的q3、q1的集电极。
11.所述稳压滤波装置采用的是线性稳压电路，所述线性稳压电路中线性稳压芯片的输入端与电容c1的一端相连，线性稳压芯片的输出端与电解电容c9的正端、电容c10的一端相连，电解电容c9的负端、电容c10另一端和线性稳压芯片的中间端于地端相连。
12.相比于现有技术，本发明的优点在于：1)由于非隔离型转换模块中的电源转换回路未含有变压器,在体积可大幅缩小,而搭配后级的隔离型转换模块也只有一个变压器,因此相较于传统的直流转换已大幅缩小体积,并解决传统直流转换电路采用大空间隔离型转换器所衍生变压器占用空间的体积问题。
13.2)本发明采用tl494作为非隔离电源输出的转换驱动芯片,同时在tl494的输出侧连接多路隔离变压器，隔离变压器给隔离电源输出模块供电,实现了将隔离电源输出和非隔离电源输出集成的到同一个电源模块的目的,从而减少了电源种类,降低了生产采购成本,并且设置隔离稳压芯片对隔离电源的输出进行稳压,保证了隔离输出电压的稳定,进一步提升了电源模块工作的稳定性。
附图说明
14.图1为本发明实施例中的碳排放控制的多路直流输出的隔离电源框图。
15.图2为本发明实施例中的pwm调制装置连接示意图。
16.图3为本发明实施例中的双臂推挽装置装置连接示意图。
17.图4为本发明实施例中的隔离全波整流装置连接示意图。
18.图5为本发明实施例中的稳压滤波装置连接示意图。
19.图6为本发明实施例中的碳排放控制的多路直流输出电源连接示意图。
具体实施方式
20.下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
21.本实施例公开了一种碳排放控制的多路直流输出的隔离电源，如图1所示，包括顺序连接的dc直流电源装置、pwm调制装置、双臂推挽装置、隔离全波整流电路和稳压滤波电路。pwm调制装置采用的是非隔离pwm调制芯片，用于对输入的直流电流进行调制，得到固定频率的方波输出。双臂推挽装置采用4组共射极推挽电路，主要对前级的pwm调制信号进行强驱动，增强信号的驱动能力。隔离全波整流电路是接收增强的pwm信号转化为正负相间的方波信号，后通过全波整流电路进行整流，变为脉动直流电。稳压滤波装置将脉动直流电转化为线性直流电进行稳压。
22.如图2所示，所述pwm调制装置包括非隔离pwm调制芯片tl494、电容c2、电阻r1、电阻r6以及电阻r9。具体的电路连接包括：非隔离pwm调制芯片tl494的第五管脚与电容c2的一端连接，非隔离pwm调制芯片tl494的第六管脚与电阻r1的一端相连，电容c2另一端和电阻r1另一端相连，并且连接到地端。另外非隔离pwm调制芯片tl494的死区端子第四管脚与电阻r6、电阻r9的一端相连，电阻r6的另一端与地端相连，电阻r9另一端与非隔离pwm调制芯片tl494的第二管脚连接。
23.如图3所示，所述双臂推挽装置包括：三极管npn：q1、q2和三极管pnp：q3和q4，电阻r3、r4、r5、r6、r7、r8、r10、r11。具体的电路连接包括：三极管q1的基极与电阻r5的一端相连，电阻r5的另外一端与非隔离pwm调制芯片tl494第九管脚相连；三极管q1的发射极与电阻r3的一端相连，三极管q1的基极与电阻r3的另一端相连。三极管q2的基极与电阻r4的一端相连，电阻r4的另外一端与非隔离pwm调制芯片tl494第十管脚相连；三极管q2的发射极与电阻r2的一端相连，三极管q2的基极与电阻r2的另一端相连。三极管q1和q2的两个发射极相连并连接到地端。三极管q3的基极与电阻r7的一端相连，电阻7的另外一端与非隔离pwm调制芯片tl494第九管脚相连；三极管q3的发射极与电阻r11的一端相连，三极管q3的基极与电阻r11的另一端以及三极管的q4的集电极相连。三极管q4的基极与电阻r8的一端相连，电阻8的另外一端与三级管q1的集电极相连；三极管q4的发射极与电阻r10的一端相连，三极管q4的基极与电阻r10的另一端相连。三极管q3和q4的两个发射极相连并连接到电源端。
24.如图4所示，所述隔离全波整流装置包括，变压器t1、电容c1、二级管d1、d2。具体的电路连接包括：中心抽头变压器t1输入端一端与非隔离pwm调制芯片第九管脚相连，中心抽头变压器t1输入端的另外一端与三极管的q3、q1的集电极相连。中心抽头变压器t1输出端的一端与二极管d2的正端连接，二极管d2的负端电容c1的一端连接，c1的另外一端与中心
抽头变压器t1的中心抽头连接，中心抽头变压器t1输出端另外一端与二极管d1的正端连接，二极管d2、d1的负端连接。另外，器件：t1、d1、d2和c1作为隔离变压器的全波整流装置可多个并联接入非隔离pwm调制芯片tl494第九管脚和三极管的q3、q1的集电极。
25.如图5所示，所述稳压滤波装置包括稳压芯片7805、电解电容c9和电容c10。具体的电路连接包括：线性稳压芯片7805的输入端与电容c1的一端相连，线性稳压芯片7805的输出端与电解电容c9的正端、电容c10的一端相连。电解电容c9的负端、电容c10另一端和线性稳压芯片7805的中间端于地端相连。
26.多路隔离变压器的全波整流装置后续加入线性稳压滤波装置，其中多路隔离变压器的全波整流装置和线性稳压滤波装置串联后，多路并联接入双臂推挽装置。
27.本实施例的碳排放控制的多路直流输出电源的整体电路连接图，如图6所示，该电路通过pwm调制-双臂推挽-隔离整流-线性滤波电路。图6中各器件的具体参数为：r9＝500ω，r6＝5kω,r1＝5.1kω,r4＝r5＝r7＝r8＝2k，r10＝r11＝r2＝r3＝510ω,c1＝c10＝104，c2＝22nf，c9＝10uf。电源输入端电源为+12v。三极管npn型号为8050，三极管npn型号为8550。变压器变比为：1：2。二级管型号为in4148。
28.相比于现有技术，本实施例的的碳排放控制的多路直流输出的隔离电源实现了包括非隔离pwm调制芯片tl494和隔离变压器t1实现了将隔离电源输出和非隔离电源输出集成的到同一个电源模块的目的,从而减少了电源种类,降低了生产采购成本。
29.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。