本實(shí)用新型屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓寬范圍降壓變換器。

背景技術(shù)：

隨著生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，作為能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的電力電子變換裝置在航空航天、船舶及未來(lái)的汽車工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)代船舶和高速列車的電氣化程度很高，用電量很大，船舶中的基礎(chǔ)電源可能是柴油發(fā)電機(jī)組或蒸汽透平發(fā)電機(jī)組輸出的三相50Hz或60Hz交流電源，也可能是220V(電壓幅度175-320V)或440V(電壓幅度350-640V)的蓄電池組；高速磁浮列車的車載電網(wǎng)也使用440V蓄電池組。與其他應(yīng)用領(lǐng)域相比，上述這些應(yīng)用要求電力電子變換裝置具有更高的電壓、更大的功率容量和更小的重量、體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種高壓寬范圍降壓變換器。它的輸入電壓范圍為DC350-640V，額定輸出功率1700W，體積為180mm×100mm×70mm。額定工況下，工作效率大于90％。本實(shí)用新型提高了變換器的工作效率，減小了變換器體積，使高壓輸入的變換器小型化、模塊化。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種高壓寬范圍降壓變換器,包括輸入EMI濾波電路、降壓式DC/DC變換電路、驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)控制電路。直流輸入經(jīng)輸入EMI濾波電路，由降壓式DC/DC變換電路輸出穩(wěn)定的直流電壓；檢測(cè)控制電路根據(jù)由降壓式DC/DC變換電路提供的電壓反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)之間的電位差，以及功率開(kāi)關(guān)管上峰值電流信號(hào)，輸出脈寬跟隨所述電位差和峰值電流變化的PWM脈沖控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行隔離、放大后控制降壓式DC/DC變換電路中的功率開(kāi)關(guān)管，從而使直流輸出電壓穩(wěn)定。

在上述技術(shù)方案中，輸入EMI濾波電路由濾波電容，共模電感等元件組成。

在上述技術(shù)方案中，降壓式DC/DC變換電路由一只功率開(kāi)關(guān)管和一只續(xù)流二極管構(gòu)成Buck變換器。功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，濾波電感和濾波電容進(jìn)行電能儲(chǔ)存，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管導(dǎo)通，經(jīng)整流濾波獲得輸出電壓。但由于電感的存在及其它分布參數(shù)的影響，功率開(kāi)關(guān)管在關(guān)斷瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰電壓，為保證功率開(kāi)關(guān)管的正常工作，在功率開(kāi)關(guān)管兩端增加RCD吸收電路對(duì)尖峰電壓進(jìn)行抑制。

在上述技術(shù)方案中，檢測(cè)控制電路檢測(cè)電壓反饋信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管上峰值電流信號(hào)，其中電壓反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)比較并經(jīng)誤差放大器后輸出一個(gè)直流量，該直流量與功率開(kāi)關(guān)管的峰值電流進(jìn)行比較，調(diào)整PWM脈沖控制信號(hào)的脈寬。

在上述技術(shù)方案中，驅(qū)動(dòng)電路采用門極驅(qū)動(dòng)變壓器、耦合電容和箝位二極管來(lái)驅(qū)動(dòng)降壓式DC/DC變換電路中的高端功率開(kāi)關(guān)管。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)輸入電壓范圍為DC350-640V，既適用在以一次電源的直流輸出電壓作為輸入的場(chǎng)合，也適用于以440V蓄電池組(電壓幅度350-640V)供電的場(chǎng)合。

2)輸出電壓精度：≤±1％。

3)本實(shí)用新型的有益效果是提高了變換器的效率，工作效率大于90％。

4)體積為180mm×100mm×70mm，滿足小型化、模塊化趨勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一種高壓寬范圍降壓變換器的整體電路原理框圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中輸入EMI濾波電路原理圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中降壓式DC/DC變換電路拓?fù)鋱D。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路原理圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中檢測(cè)控制電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，一種高壓寬范圍降壓變換器,包括輸入EMI濾波電路、降壓式DC/DC變換電路、驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)控制電路。直流輸入經(jīng)輸入EMI濾波電路，由降壓式DC/DC變換電路輸出穩(wěn)定的直流電壓；檢測(cè)控制電路根據(jù)由降壓式DC/DC變換電路提供的電壓反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)之間的電位差，以及功率開(kāi)關(guān)管上峰值電流信號(hào)，輸出脈寬跟隨所述電位差和峰值電流變化的PWM脈沖控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行隔離、放大后控制降壓式DC/DC變換電路中的功率開(kāi)關(guān)管，從而使直流輸出電壓穩(wěn)定。

如圖2所示，所述輸入EMI濾波電路。共模電感L0、濾波電容C1～C4和瀉放電阻R1、R2構(gòu)成EMI濾波器。

如圖3所示，所述降壓式DC/DC變換電路，采用Buck變換器拓?fù)?，其中VT1為功率開(kāi)關(guān)管,D1為續(xù)流二極管，CT1為電流互感器，C5～C8為濾波電容。L1為濾波電感，包含兩個(gè)繞組：N1為主繞組，N2為附加的耦合繞組。VT1柵極-源極之間接PWM脈沖控制信號(hào)，源極接濾波電感與續(xù)流二極管公共端。VT1導(dǎo)通時(shí)，續(xù)流二極管截止，濾波電感儲(chǔ)能，并向負(fù)載提供能量。反之VT1截止時(shí)，此時(shí)濾波電感產(chǎn)生極性相反的感應(yīng)電壓，續(xù)流二極管導(dǎo)通，濾波電感儲(chǔ)存的能量繼續(xù)供給負(fù)載。R8、C9、D2構(gòu)成RCD緩沖電路，在VT1關(guān)斷瞬間，電流流過(guò)電容C9和阻尼二極管D2，減慢VT1漏源電壓上升速度，電阻R8在VT1開(kāi)通瞬間將電容C9上電荷迅速放掉，防止通過(guò)VT1的電流過(guò)分增加。D1兩端并聯(lián)由R9、C10構(gòu)成的RC緩沖電路，來(lái)抑制射頻干擾。

如圖4所示，所述驅(qū)動(dòng)電路采用門極驅(qū)動(dòng)變壓器、耦合電容和箝位二極管來(lái)驅(qū)動(dòng)降壓式DC/DC變換電路中的高端功率開(kāi)關(guān)管。耦合電容C11與門極驅(qū)動(dòng)變壓器原邊串聯(lián)來(lái)為激磁電感提供復(fù)位電壓，副邊耦合電容C12和鉗位二極管D3用來(lái)恢復(fù)變壓器副邊的門極驅(qū)動(dòng)電平。改變R10的阻值可以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)能力，R5和D4的作用是保護(hù)功率開(kāi)關(guān)管。

如圖5所示，所述檢測(cè)控制電路，其控制降壓式DC/DC變換電路的核心是PWM控制器UC3844。UC3844芯片內(nèi)部集成了5.0V精密基準(zhǔn)電源、高頻振蕩器、誤差放大器、電流檢測(cè)比較器、PWM鎖存器及大電流圖騰柱輸出電路等。誤差放大器及其外圍電阻R12、電容C15和C16構(gòu)成電壓閉環(huán)，負(fù)責(zé)控制輸出電壓跟隨內(nèi)部基準(zhǔn)電壓信號(hào)變化。電流互感器CT、二極管D6、電阻R13和R14構(gòu)成功率開(kāi)關(guān)管的電流檢測(cè)電路，與電流檢測(cè)比較器構(gòu)成電流閉環(huán)，負(fù)責(zé)限制功率開(kāi)關(guān)管的峰值電流。UC3844的PWM輸出脈沖周期性開(kāi)啟，電壓反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)比較并經(jīng)誤差放大器后輸出一個(gè)直流量，該直流量與功率開(kāi)關(guān)管的峰值電流進(jìn)行比較，關(guān)閉PWM脈沖。UC3844啟動(dòng)后，由濾波電感L1的耦合繞組N2、D5、C13構(gòu)成的自饋電電路供電。

綜上所述，本實(shí)用新型一種高壓寬范圍降壓變換器的各項(xiàng)技術(shù)性能如下：

1、輸入電壓：DC 350V-640V

2、額定輸出電壓：DC 130V

3、輸出電流：13A

4、額定輸出功率：1700W

5、輸出電壓精度：≤±1％

6、工作效率：≥90％(滿載時(shí))

7、隔離電壓：輸入、輸出與外殼之間2500VAC

8、物理參數(shù)：180mm×100mm×70mm。