專利名稱：工礦電機(jī)車用高壓差大功率dc-dc開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源應(yīng)用技術(shù)，是一種工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電 源。
背景技術(shù)：
工礦電機(jī)車上所用的開關(guān)電源主要為車上照明系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)、控制系統(tǒng)、電磁 閥等提供DC24V電源，由于礦山電源電壓為直流550V，且礦山電源電壓波動(dòng)已大大超出了 一般電源所允許的范圍(士30% )，此外，工礦電機(jī)車工作在隧道、煤礦井下灰塵濃度高、相 對(duì)濕度大(大于95% )、電磁干擾強(qiáng)和劇烈震動(dòng)等惡劣環(huán)境中，這給礦用電機(jī)車直流穩(wěn)壓電 源的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用帶來很大困難。目前現(xiàn)場(chǎng)在用的這種產(chǎn)品，其使用壽命都不超過3個(gè) 月，給企業(yè)帶來了極大的浪費(fèi)，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種適合于煤礦運(yùn)輸、礦山運(yùn)輸、隧道施工等工程環(huán)境的工 礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源。本發(fā)明設(shè)計(jì)的開關(guān)電源其主電路主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用半橋式結(jié)構(gòu)，DC/DC變換器的變 壓器副邊帶中間抽頭，它由傳統(tǒng)半橋結(jié)構(gòu)演變而來。采用兩個(gè)互補(bǔ)控制的MOSFET作為主 電路開關(guān)器件，因?yàn)樗请妷候?qū)動(dòng)全控型器件，具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度 快及頻率響應(yīng)特性良好等優(yōu)點(diǎn)。在許多方面可替代雙極型晶體管，其工作頻率可提高到 200KHz 以上。開關(guān)管的控制方式采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式，PWM控制電路采用KA3525A控 制芯片。礦山架線電網(wǎng)電源550V 士 30%的直流電壓，加到半橋功率變換器上，用脈寬調(diào)制 電路產(chǎn)生的雙列脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)功率MOSFET管，通過功率變壓器的耦合和隔離作用在次 級(jí)得到準(zhǔn)方波電壓，然后經(jīng)半橋全波整流和濾波輸出電壓，該電壓再經(jīng)電壓反饋電路，校正 PWM占空比，即可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下有益效果1)開關(guān)電源功率開關(guān)器件采用MOSFET 2SK1271，提高了開關(guān)頻率，增加了電源的
工作效率。2)控制驅(qū)動(dòng)電路采用KA3525A芯片，電路中設(shè)置了欠電壓鎖定和限流關(guān)斷電路。3)實(shí)現(xiàn)了高壓差(700V-24V)、大電流(12A)下的直流穩(wěn)壓輸出(DC 24V士0. 5V)。4)實(shí)現(xiàn)了在強(qiáng)電磁干擾和劇烈震動(dòng)環(huán)境下的可靠工作。5)解決了高直流輸入電壓(額定550VDC)和大電壓波動(dòng)范圍(350V-700V)下穩(wěn)定
可靠工作的問題。6)解決了礦用電機(jī)車電源在灰塵濃度高、相對(duì)濕度大(大于95% )環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn) 定工作的問題，達(dá)到了 IP65的高防護(hù)等級(jí)。7)解決了頻繁跳弓斷電可靠運(yùn)行的問題。電源的輸入電壓通過機(jī)車受電弓來自架
3空輸電線路，在機(jī)車運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)跳弓斷電現(xiàn)象，造成電源輸入時(shí)斷時(shí)續(xù)。在這種工 況下本開關(guān)電源可以保證電源的短時(shí)穩(wěn)定輸出，并適應(yīng)頻繁再啟動(dòng)。


附圖是工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源系統(tǒng)具有輸入濾波1、主電路2、開關(guān) 變壓器3、輸出整流4、輸出濾波5、輔助電源6、驅(qū)動(dòng)電路7、電流保護(hù)8、PWM控制電路9、過 壓保護(hù)10、電壓反饋11、軟啟動(dòng)電路12。該電源系統(tǒng)的輸入信號(hào)一路先后經(jīng)過輸入濾波1、 主電路2、開關(guān)變壓器3、輸出整流4和輸出濾波5至負(fù)載供電；另一路進(jìn)入輔助電源6為驅(qū) 動(dòng)電路7和PWM控制電路9提供工作電源。電流保護(hù)8從開關(guān)變壓器3取電流信號(hào)，過壓 保護(hù)10和電壓反饋11從輸出整流4之后取電壓信號(hào)，共同送入PWM控制電路9 ；PWM控制 電路9根據(jù)反饋回來的電壓和電流產(chǎn)生脈寬調(diào)制波形控制驅(qū)動(dòng)回路7 ；驅(qū)動(dòng)回路7向主電 路2送出PWM信號(hào)，控制各橋臂電力電子器件的通斷；軟啟動(dòng)電路12控制PWM控制電路9 的軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)。設(shè)備適用范圍本發(fā)明適用于工礦用架線式電力機(jī)車，主要用于車上照明系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)控制 和電磁閥控制等。
權(quán)利要求
一種工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC DC開關(guān)電源，它具有輸入濾波1、主電路2、開關(guān)變壓器3、輸出整流4、輸出濾波5、輔助電源6、驅(qū)動(dòng)電路7、電流保護(hù)8、PWM控制電路9、過壓保護(hù)10、電壓反饋11、軟啟動(dòng)電路12。該電源系統(tǒng)的輸入信號(hào)一路先后經(jīng)過輸入濾波1、主電路2、開關(guān)變壓器3、輸出整流4和輸出濾波5至負(fù)載供電；另一路進(jìn)入輔助電源6為驅(qū)動(dòng)電路7和PWM控制電路9提供工作電源。電流保護(hù)8從開關(guān)變壓器3取電流信號(hào)，過壓保護(hù)10和電壓反饋11從輸出整流4之后取電壓信號(hào)，共同送入PWM控制電路9；PWM控制電路9根據(jù)反饋回來的電壓和電流產(chǎn)生脈寬調(diào)制波形控制驅(qū)動(dòng)回路7；驅(qū)動(dòng)回路7向主電路2送出PWM信號(hào)，控制各橋臂電力電子器件的通斷；軟啟動(dòng)電路12控制PWM控制電路9的軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源，其特征在于 PWM控制電路9采用KA3525A控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源，其特征在于 驅(qū)動(dòng)電路7采用MOSFET集成驅(qū)動(dòng)315J模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源，其特征在于 主電路2主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用半橋式結(jié)構(gòu)，DC/DC變換器的變壓器副邊帶中間抽頭，它由傳統(tǒng)半 橋結(jié)構(gòu)演變而來。采用兩個(gè)互補(bǔ)控制的MOSFET作為主電路開關(guān)器件，因?yàn)樗请妷候?qū)動(dòng)全 控型器件，具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快及頻率響應(yīng)特性良好等優(yōu)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工礦電機(jī)車用高壓差大功率DC-DC開關(guān)電源，涉及開關(guān)電源應(yīng)用技術(shù)。該電源的輸入信號(hào)一路經(jīng)過輸入濾波1、主電路2、開關(guān)變壓器3、輸出整流4和輸出濾波5至負(fù)載供電；另一路進(jìn)入輔助電源6為驅(qū)動(dòng)電路7和PWM控制電路9提供工作電源。電流保護(hù)8從開關(guān)變壓器3取電流信號(hào)，過壓保護(hù)10和電壓反饋11從輸出整流4之后取電壓信號(hào)，共同送入PWM控制電路9；PWM控制電路9根據(jù)反饋的電壓和電流產(chǎn)生脈寬調(diào)制波形控制驅(qū)動(dòng)回路7；驅(qū)動(dòng)回路7向主電路2送出PWM信號(hào)；軟啟動(dòng)電路12控制PWM控制電路9的軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明考慮了礦用電機(jī)車用DC-DC開關(guān)電源工作特點(diǎn)，解決了其在電壓波動(dòng)大、灰塵濃度高、相對(duì)濕度大、電磁干擾強(qiáng)和劇烈震動(dòng)等環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的問題。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101964588SQ201010005519
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月16日
發(fā)明者盧永杰, 安永祥, 寸立崗, 張寶霞, 張海明, 柳彥虎, 陳東海, 陳國(guó)宏 申請(qǐng)人:蘭州交通大學(xué);蘭州立盛達(dá)鐵路新技術(shù)有限責(zé)任公司