[實用新型]一種采用單片機控制的離線式高壓隔離電源裝置

有效

• 申請號: 201720226878.6
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN206602467U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 李建華;薛蓮;李志峰;杜潤樂;薛峰;趙茜;牛振紅;蔡雯琳;束逸;金惠松;張力;趙民;高路;劉鑫;劉佳琪;劉洪艷
• 申請（專利權）人: 北京航天長征飛行器研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

該技術屬于電力電子領域，尤其是高壓隔離供電領域，具體涉及一種采用單片機控制的離線式高壓隔離電源裝置。

背景技術

在電力電子領域，高壓隔離電源為在高壓環境工作的普通集成電路提供工作電源。由于工作環境為高壓環境，器件的高壓保護尤為重要，當諸如閃電、感應電壓沖擊或其他高壓尖刺等電壓浪涌情況發生時，普通低壓工作設備很容易被擊穿，需要根據高壓供電的通斷情況控制隔離電源的開關。此外，還需要實時監控器件的溫度情況，當溫度高于閾值，自動切斷電源，同時，還需要主動控制高壓電路斷電后的放電。難以購得滿足上述具備很強的自適應控制能力的高壓隔離電源。

現有的專利，比如“新型高壓隔離電源”(CN201904730U)、“一種用于IGBT 驅動的高壓隔離電源電路”(CN204559416U)、“用于固態脈沖發生器、調制器與換流閥的高壓隔離電源”(CN203708123U)主要采用高壓隔離變壓器實現了數萬伏的隔離供電功能，但對于電源的自適應反饋控制能力較弱，基本不具備根據工作環境自動控制電路開關等高壓保護能力。此外，現有的高壓隔離電源一般是獨立工作單元，不具備微處理芯片，與其他電路及系統的集成能力較弱，限制其功能的擴展，而且工作頻率由振蕩電路器件參數確定，一般不可調整，限制了電源使用的靈活性。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種采用單片機控制的離線式高壓隔離電源裝置，解決了高壓隔離供電中自適應控制能力較弱，使用靈活性不夠，缺乏高壓安全保護能力的問題。

本實用新型的技術方案是：一種采用單片機控制的離線式高壓隔離電源裝置，包括隔離變壓器、初級端電源、次級輸出電路、電源控制器、尖端放電裝置；

所述隔離變壓器包含初級線圈、初級副線圈、次級線圈、磁芯；初級線圈、初級副線圈放置于一側，中間放置磁芯，另一側放置次級線圈；

所述次級輸出電路包含二極管與電容濾波電路；次級線圈的一端通過二極管連接至電容濾波電路的一端，次級線圈的另一端連接至電容濾波電路的另一端；

所述初級端電源采用220V交流市電供電，包含橋堆整流電路和電容濾波電路，完成交流電到直流電壓的轉換；橋堆整流電路的輸出端連接電容濾波電路的輸入端，電容濾波電路的輸出端連接至初級線圈；

所述電源控制器包含單片機、驅動電路、MOS管、反饋電路和溫度傳感器；單片機采集反饋電路的輸出信號，控制輸出PWM脈沖波形，經驅動電路放大后輸出至MOS管G極，MOS管D極與初級線圈的另一端相連；初級副線圈一端接地，另一端作為反饋電路的輸入；次級輸出電路的一端連接外部高壓電源的高壓端，另一端作為本裝置的輸出端。

所述單片機微控制芯片選用HT66F03C。

所述隔離變壓器高壓端繞線2～3匝，并采用環形高頻磁芯，磁芯內孔直徑為26mm-30mm。

溫度傳感器安裝在發熱量高的負載上。

次級輸出電路的兩端采用雙向瞬態電流抑制二極管連接。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：將具有綜合信息處理能力的單片機與傳統的高壓隔離電源結合，提高了高壓隔離電源的性能，增加了其功能。具體優點有

1)通過單片機對隔離電源的電路進行控制，增加了隔離電源的功能與控制能力，使電源具備開機工作狀態判定、軟啟動、短路、斷路、過載、過電壓、過電流保護和自恢復等功能。

2)采用初級副線圈的方式給單片機進行反饋，可以避免使用光耦器件，使電源隔離電壓不受光耦隔離電壓限制。

3)采用單片機結合溫度傳感器、逐步上電的軟啟動模式、針狀放電結構，提高了電源與器件的高壓工作安全性。

4)采用單片機控制的離線式高壓隔離電源結構，變壓器工作頻率可通過單片機程序可改變，增加了電源使用的靈活性。

5)隔離變壓器的工作頻率可由單片機控制到30kHz～300kHz，壓縮了變壓器磁芯的體積，大幅度降低了初級線圈的電流，從而可以采用較細的導線繞制初級線圈，實現隔離電源體積和重量的小型化。

6)采用220V交流市電供電，初級直流供電電壓較高而次級輸出電壓相對較低，可以壓低MOS管導通時間，即PWM的脈沖寬度，可以使流過MOS管的電流較小，從而使整個初級的元器件損耗降低，發熱量也隨之降低。

7)隔離變壓器采用環形高頻磁芯，對于隔離變壓器直流12V的輸出，高壓端繞線僅需2～3匝，可直接采用高壓導線繞制，容易解決高壓絕緣問題，同時使變壓器的繞制比較容易。

附圖說明