[實用新型]一種利于提升使用壽命與可靠性的功放電源系統

有效

• 申請號: 202021065723.7
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN212183389U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 鐘武清
• 申請（專利權）人: 鐘武清
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/42;H02M7/00;H02M7/217;H02M3/335;H05K7/20;H01F27/08;H01F27/22;H03F1/00
• 代理公司: 廣東騰銳律師事務所 44473
• 代理人: 莫建坤

本實用新型涉及一種利于提升使用壽命與可靠性的功放電源系統，其包括兩塊APFC控制板，每個PFC芯片驅動模塊接入一個主動鉗位驅動器，并且于兩個主動鉗位驅動器之間接入一電壓輸出單元，該電壓輸出單元采用一個變壓器輸出一個電壓或兩個電壓；還包括兩組電源散熱器、平板散熱器，每個平板散熱器與相鄰的電源散熱器相接觸并且一同將高頻變壓器包圍，使高頻變壓器同時通過平板散熱器與電源散熱器散熱。本實用新型利于降低電源輸出儲能電容的容量需求，將電容紋波成倍減少，提升了電源使用壽命與可靠性，克服功放過載問題；同時，利用高頻變壓器、平板散熱器以及電源散熱器的結構設計與位置關系，提升了散熱能力。

技術領域

本實用新型涉及功放技術領域，尤其涉及一種利于提升使用壽命與可靠性的功放電源系統。

背景技術

功放設備的優越性與其內部的功放電源系統性能密切相關。本實用新型技術方案主要針對現有的一系列基于1U高度機箱的功放電源系統構造進行優化，在實際應用與測試中會發現，目前的大部分功放電源系統的使用壽命與可靠性仍然存在著較大的隱患，包括相互關聯的內、外兩個需要解決的技術問題，其中的內在因素表現于功放過載問題，其中的外在因素表現于電源及變壓器散熱問題，之所以這兩個因素相關聯，是由于無論僅單獨解決哪一個問題，即僅依靠穩定的散熱性能而采用傳統電路模塊不會對工作過程產生增益作用，或僅設置相適宜的電路模塊而不對散熱系統進行相匹配的設計，都無法徹底提升電源系統應用過程中的可靠性。

首先，本實用新型技術方案之研發人員所總結的功放過載因素，是通過與當前主流頂級功放原理進行對比分析得出的，可參考說明書附圖3，即目前的主流頂級數字功放主電源方案設計案例，其采用APFC+LLC半橋式，雖然該方案成本低且效率高，但是有個致命缺陷，就是輸出電壓范圍很小，例如，已經設計好輸出±160V的電源，在不更換變壓器的情況下，要實現±20％范圍內調整極其困難，因為該方案的PFC單元一般輸出400V到LLC半橋，LLC半橋一般是開環不穩壓，要想不更換變壓器實現變壓器輸出電壓可調，只能調整PFC的穩壓值，220V電網輸入經過整流之后，電壓為300V左右，所以PFC升壓電壓必須大于300V，也就是PFC的輸出電壓范圍向下只能到310，只能向上調整，比如升壓到600V，再高就不容易找功率管，并且給LLC半橋式變壓器的設計帶來很大的麻煩。正是出于這個原因，采用該方案的開關電源不適合需要電源輸出電壓在百分之幾百范圍內變化的需求。顯然，以往采用信號壓限的設計方案確實無法徹底解決功放輸出功率過載的問題，僅僅是限制功放放大倍數而不對功放電源電壓進行控制，隨著功放負載阻抗的降低，CLASS D功放需要用更小的PWM占空比來輸出更大的功率，這會導致功放的功率管峰值電流劇增，而功率管的熱損耗是與流過功率管的峰值電流平方的積分成正比的，所以功放管會功耗劇增，導致功放接低阻抗時的效率大幅度降低，因此，就對功放提出了更嚴格的散熱要求，同時降低了功放的使用壽命和可靠性。

其次，既然需要對功放提出更嚴格的散熱要求，則必須對以往電源部分的散熱結構進行優化，包括電源散熱器件、高頻變壓器相應的散熱器件、以及功放散熱器，特別是高頻變壓器散熱結構的設計優劣直接影響到整體的功放電源系統散熱的性能。當然，本實用新型技術方案之研發人員在分析出以上重要的因素之后，進行了有關功放電源系統相應方案的設計，在設計階段中，通過將每一個功放電源系統所采取的中間方案進行多次性能測試，最終可得到如本實用新型趨于最佳優化布局的技術方案。

綜上分析，本實用新型正是在現有公知技術的基礎上，結合實際應用，對同一技術領域內的功放電源系統的內部模塊與系統的散熱結構提出進一步設計，克服功放過載因素與散熱因素，解決以往1U機箱功放電源系統的使用壽命以及可靠性較低的問題。因而，所提出的技術方案能夠緩解、部分解決或能夠完全解決現有技術存在的問題，同時，所提出的技術方案也是為了滿足需要解決功放系統設計者與使用者的需求。

實用新型內容