專利名稱：抗電磁干擾的大功率系統(tǒng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種抗電磁干擾的大功率系統(tǒng)電源。
背景技術(shù)：
目前，大功率系統(tǒng)電源電路大多采用單路PFC電路，市電輸入通過(guò)EMI (電磁干擾) 濾波器，經(jīng)過(guò)整流橋整為半波，通過(guò)PFC電路進(jìn)行BOOST升壓升到約400V，PFC電路輸出端 為儲(chǔ)能電容，再經(jīng)一級(jí)DC-DC電路變換到用戶所需直流電壓。傳統(tǒng)PFC電路由一個(gè)電感、一個(gè)MOS管和一個(gè)二極管組成。因?yàn)樗泄β市枰粋€(gè) 周期內(nèi)通過(guò)電感，因此PFC電感體積很大，不利于PCB布板，不利于生產(chǎn)；因?yàn)槊恳恢芷趦?nèi) 所有功率需通過(guò)MOS管，因此di/dt很大，以2000W系統(tǒng)電源為例，每周期產(chǎn)生di/dt為 24A/30ns ；同時(shí)功率變換采用硬開(kāi)關(guān)DC-DC電路，每周期MOS管關(guān)斷時(shí)電壓為400V，產(chǎn)生的 dv/dt為400V/50ns。正因?yàn)閐i/dt和dv/dt大，導(dǎo)致大功率系統(tǒng)電源的EMI成為嚴(yán)重的問(wèn) 題，需加多級(jí)EMI濾波器和屏蔽措施，增加成本，降低整機(jī)效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種抗電磁干擾的大功率系 統(tǒng)電源。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾的大功率系統(tǒng)電源，包括EMI濾波單元、儲(chǔ)能單元和全橋軟開(kāi)關(guān)，特點(diǎn) 是所述EMI濾波單元的輸出端連接整流單元，第一 PFC電路和第二 PFC電路以并聯(lián)方式 接入至整流單元的輸出端，第一 PFC電路的輸出端和第二 PFC電路的輸出端連接儲(chǔ)能單元， 儲(chǔ)能單元通過(guò)全橋軟開(kāi)關(guān)連接輸出端，抖頻單元連接PFC控制電路，PFC控制電路連接第一 PFC電路和第二 PFC電路，抖頻單元還連接全橋控制電路，全橋控制電路連接延遲單元，延 遲單元接入至全橋軟開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在①采用創(chuàng)新的電路結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的單路PFC改進(jìn)為雙路并聯(lián)PFC電路，兩個(gè)支路設(shè) 定180°相移獨(dú)立工作，同一周期內(nèi)兩支路各開(kāi)通一次，使用交錯(cuò)式時(shí)鐘產(chǎn)生器，管理異相 工作，使兩個(gè)相位交互作用，因而保證輸入電流為兩個(gè)電感電流(ILl及IL2)之和，從而 降低了 di/dt ；與現(xiàn)有技術(shù)相比，大大減小干擾源，減小了 PFC電感體積，因而為更大功率、 超大功率的電源開(kāi)發(fā)提供新的設(shè)計(jì)思路；②采用零電壓開(kāi)通軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，極大限度地減小了功率回路的dv/dt ；由于加入 了諧振電感，當(dāng)上橋MOS管關(guān)斷后，延遲200ns再開(kāi)通下橋臂MOS管，由于MOS管的寄生電 荷被諧振電感吸完，故電壓降為0V，從而實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通；③采用抖頻EMI解決方案，由傳統(tǒng)的固定頻率電路改進(jìn)為抖動(dòng)頻率的變換電路， 使周期信號(hào)的窄脈沖頻譜變?yōu)榉侵芷谛盘?hào)的寬帶寬頻譜；頻率抖動(dòng)范圍設(shè)為士5kHz，在不 會(huì)影響電路功能的情況下，很好解決系統(tǒng)EMI問(wèn)題，實(shí)用性強(qiáng)，具有很好的應(yīng)用前景。CN 201887653 U
說(shuō)明書
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1 本實(shí)用新型的構(gòu)造框圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表。
附圖標(biāo)記含義附圖標(biāo)記含義附圖標(biāo)記含義1EMI濾波單元2整流單元3第一 PFC電路4儲(chǔ)能單元5全橋軟開(kāi)關(guān)6第二 PFC電路7抖頻單元8延遲單元9輸出端10PFC控制電路11全橋控制電路
具體實(shí)施方式
如圖1所示，抗電磁干擾的大功率系統(tǒng)電源，包括EMI濾波單元1、儲(chǔ)能單元4和全 橋軟開(kāi)關(guān)5，EMI濾波單元1的輸出端連接整流單元2，第一 PFC電路3和第二 PFC電路6 以并聯(lián)方式接入至整流單元2的輸出端，第一 PFC電路3的輸出端和第二 PFC電路6的輸 出端連接儲(chǔ)能單元4，儲(chǔ)能單元4通過(guò)全橋軟開(kāi)關(guān)5連接輸出端9，抖頻單元7連接PFC控 制電路10，PFC控制電路10連接第一 PFC電路3和第二 PFC電路6，抖頻單元7還連接全 橋控制電路11，全橋控制電路11連接延遲單元8，延遲單元8接入至全橋軟開(kāi)關(guān)5。PFC電路設(shè)置為兩路，第一 PFC電路3和第二 PFC電路4并聯(lián)，從而使功率電路電 流減半，減小了 di/dt,以2000W電源為例，使用并聯(lián)PFC后，di/di僅為llA/30ns ；其次， 在PFC控制電路設(shè)置抖頻單元7，通過(guò)擴(kuò)散基波頻率延伸了頻譜帶寬，從而降低EMI的峰值 能量，同時(shí)使輻射EMI波形變化平緩，縮小了需電磁干擾(EMI)濾波的頻率范圍，不需要大 尺寸電感以限制頻率范圍，支持使用小尺寸電感，同時(shí)提高了效率。改進(jìn)DC-DC級(jí)硬開(kāi)關(guān)技 術(shù)，通過(guò)諧振電感吸收MOS管每開(kāi)關(guān)周期的寄生電荷，延后開(kāi)通電間，等到MOS管電壓降到 OV后再開(kāi)通MOS管，從而大大減小dv/dt，進(jìn)一步減小干擾，在DC-DC級(jí)控制電路加入抖頻 功能。從源頭減小電磁干擾，從而簡(jiǎn)化了 EMI濾波電路，減小EMI電感量，提高整機(jī)效率，最 終使EMI濾波器減到最小，完全不使用屏蔽措施就可滿足EMI要求。采用創(chuàng)新的電路結(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)的單路PFC改進(jìn)為雙路并聯(lián)PFC電路，兩個(gè)支路設(shè)定 180°相移獨(dú)立工作，同一周期內(nèi)二支路各開(kāi)通一次，使用交錯(cuò)式時(shí)鐘產(chǎn)生器，管理異相工 作，使兩個(gè)相位交互作用，因而保證輸入電流為兩個(gè)電感電流(ILl及IL2)之和，從而降 低了 di/dt。與現(xiàn)有技術(shù)相比，大大減小干擾源，減小了 PFC電感體積，因而為更大功率、超 大功率的電源開(kāi)發(fā)提供新的設(shè)計(jì)思路。采用零電壓開(kāi)通軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，極大限度地減小了功率回路的dv/dt。由于加入了諧 振電感，當(dāng)上橋MOS管關(guān)斷后，延遲200ns再開(kāi)通下橋臂MOS管，由于此時(shí)MOS管的寄生電 荷被諧振電感吸完，故電壓已降為0V，從而實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。采用抖頻EMI解決方案，由傳統(tǒng)的固定頻率電路改進(jìn)為抖動(dòng)頻率的變換電路，使 周期信號(hào)的窄脈沖頻譜變?yōu)榉侵芷谛盘?hào)的寬帶寬頻譜。產(chǎn)品的頻率抖動(dòng)范圍設(shè)為士5kHz， 在不會(huì)影響電路功能的情況下，很好解決系統(tǒng)EMI問(wèn)題，實(shí)用性強(qiáng)，具有很好的應(yīng)用前景。需要強(qiáng)調(diào)的是以上僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.抗電磁干擾的大功率系統(tǒng)電源，包括EMI濾波單元、儲(chǔ)能單元和全橋軟開(kāi)關(guān)，其特征 在于所述EMI濾波單元的輸出端連接整流單元，第一PFC電路和第二PFC電路以并聯(lián)方式 接入至整流單元的輸出端，第一 PFC電路的輸出端和第二 PFC電路的輸出端連接儲(chǔ)能單元， 儲(chǔ)能單元通過(guò)全橋軟開(kāi)關(guān)連接輸出端，抖頻單元連接PFC控制電路，PFC控制電路連接第一 PFC電路和第二 PFC電路，抖頻單元還連接全橋控制電路，全橋控制電路連接延遲單元，延 遲單元接入至全橋軟開(kāi)關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及抗電磁干擾的大功率系統(tǒng)電源，EMI濾波單元的輸出端連接整流單元，第一PFC電路和第二PFC電路以并聯(lián)方式接入至整流單元的輸出端，第一PFC電路的輸出端和第二PFC電路的輸出端連接儲(chǔ)能單元，儲(chǔ)能單元通過(guò)全橋軟開(kāi)關(guān)連接輸出端，抖頻單元連接PFC控制電路，PFC控制電路連接第一PFC電路和第二PFC電路，抖頻單元還連接全橋控制電路，全橋控制電路連接延遲單元，延遲單元接入至全橋軟開(kāi)關(guān)。PFC電路設(shè)置為兩路，使功率電路電流減半，減小了di/dt；在PFC控制電路設(shè)置抖頻單元，通過(guò)擴(kuò)散基波頻率延伸了頻譜帶寬，降低EMI的峰值能量，使輻射EMI波形變化平緩，縮小需電磁干擾(EMI)濾波的頻率范圍，簡(jiǎn)化EMI濾波電路，減小EMI電感量，提高整機(jī)效率。
文檔編號(hào)H02M1/42GK201887653SQ20112010108
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者林宋榮, 陳昌林, 馬化盛 申請(qǐng)人:安伏(蘇州)電子有限公司