一种模块化水冷高压电源制造技术

本申请公开一种模块化水冷高压电源，包括：顺次连接的EMI电路，整流滤波前级，变换器和高频整流滤波电路，所述EMI电路为电源的输入端，高频整流滤波电路为电源的输出端；还包括与EMI电路连接的辅助电源，用于向驱动电路及保护电路供电，所述驱动反馈电路及保护电路与变换器连接，用于驱动变换器和均流；所述高频整流滤波电路与驱动反馈电路及保护电路连接，向驱动反馈电路及保护电路和外部设备供电。此高功率调制电源独具创新地采用水冷方式，拓扑采用LLC串联谐振电路，具有体积小、效率高、功率密度大、可靠等优点。相比较传统电源，能输出较大的峰值功率，适合用在国防航天、工业控制、高能物理及医疗设备等要求高的场合等设备上。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化水冷高压电源
本专利技术涉及电源
，特别是一种模块化水冷高压电源。
技术介绍
随着真空电子器件技术的快速发展，速调管作为一种产生微波能的电真空器件，广泛用于雷达、电子对抗、卫星通信、导航、遥感、遥控等设备上。调制电源作为速调管微波系统能量供应者其作用犹如人的心脏。速调管工作时要求电压高、稳定度高、噪声小和频谱特性好等，这对调制电源提出了很高的设计要求。因此，提出一种模块化水冷高压电源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模块化水冷高压电源。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：包括：顺次连接的EMI电路，整流滤波前级，变换器和高频整流滤波电路，所述EMI电路为电源的输入端，高频整流滤波电路为电源的输出端；还包括与EMI电路连接的辅助电源，用于向驱动电路及保护电路供电，所述驱动反馈电路及保护电路与变换器连接，用于驱动变换器和均流；所述高频整流滤波电路与驱动反馈电路及保护电路连接，向驱动反馈电路及保护电路和外部设备供电。进一步地，所述EMI电路与辅助电源连接，用于滤除干扰信号；所述变换器为LLC串联谐振电路，作为电源软开关；所述LLC串联谐振电路包括：开关管Q1、Q2、Q3和Q4，二极管D1、D2、D3和D4,二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4,电容Cr和Cf，电感Lr、Lm，其中，开关管Q1、Q2、Q3和Q4构成全桥逆变电路；二极管D1、D2、D3和D4为对应开关管Q1、Q2、Q3和Q4的寄生二极管；电感Lr、Lm，电容Cr组成谐振网络；二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4构成全波整流电路，Cf为滤波电容。进一步地，LLC谐振变换器电路有两个谐振频率，一个是谐振电感Lr和谐振电容Cr的谐振频率，一个是Lm加上Lr与Cr的谐振频率，即进一步地，在开关管Q1和Q4导通前，LLC谐振电流通过与其并联的续流二极管D1和D4，开关管的漏极和源极之间的电压被箝位在0V，此后开通开关管，以实现零电压开通；在开关管关断时，开关管两端初始电压为零，由于开关管的输出电容两端电压不能突变，足以延迟开关管两端电压的上升，并且此时因负载谐振使通过关断开关管的电流较小，近似为零电压关断。进一步地，设置谐振网络输入电压的参考方向A正B负，电流的参考方向从A到B，在开关管Q2和Q3关断瞬间，实际电流方向为从B到A，使电容C1和C4放电，放电结束时，D1和D4续流导通，A点电压为正，B点电压为负，电流流向为从B到A，即谐振网络输入电压为正，电流为负；在D1和D4续流导通期间，电流减小到零，触发开关管Q1和Q4开通可使其零电压开通，当开关管Q1和Q4开通后，A点电压仍为正，B点电压仍为负，电流流向为从A到B，即谐振网络输入电压为正，电流为正，即电流滞后于电压。进一步地，所述电感Lr、Lm，电容Cr组成谐振网络与二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4构成的全波整流电路通过变压器连接，所述变压器采用串联式变压器，以减小变压器的分布电容。进一步地，所述驱动反馈电路中设置：控制器和驱动电路，所述控制器设置两路输出，采用负载均分控制器，以实现自动均流。进一步地，所述驱动电路采用正激电路，具体包括驱动芯片和驱动变压器；控制器的两路输出PWM送给驱动芯片，经隔直电容连接到驱动变压器，当两路驱动之差为高电平时，电流通过副边二极管导通驱动MOSFET的栅极和源极，在栅极和源极间并联稳压二极管；当两路驱动之差为低电平时，副边二极管截止，无法驱动MOSFET；采用三极管回路快速泄放栅极源极间储存的电压以保护栅极。进一步地，所述保护电路为缓启动电路，与驱动反馈电路连接，缓启动电路用于减小上电瞬间冲击电流对元件的冲击，缓启动电路通过前级整流滤波电路与变换器相连，驱动反馈电路用于给变换器发送控制脉冲和接收反馈信号；所述缓启动电路采用触发晶闸管短路电阻方式，采用555芯片，第一端口X1，第二端口X2作为输入端口，输出脉冲通过内部三极管放大，提高驱动电流能力，延时时间通过设置其电容和电阻的参数控制。进一步地，冷却方式采用水冷，所述整流滤波前级采用三相全桥整流电路，用零线作为中线产生交流220V供给辅助电源。本申请所记载的技术方案提供了一种脉冲重复频率为200kHz～600kHz的高功率密度调制电源，电源的尺寸为345mm×190mm×85mm，输出直流电压额定值1.2kV，最大额定功率12kW，纹波4％，效率92％左右。此高功率调制电源独具创新地采用水冷方式，拓扑采用LLC串联谐振电路，具有体积小、效率高、功率密度大、可靠等优点。相比较传统电源，能输出较大的峰值功率，适合用在国防航天、工业控制、高能物理及医疗设备等要求高的场合等设备上。通过提高开关器件的工作频率使变换器(特别是变压器、电感等磁性元件)的体积、重量大为减小，通过对关键器件的小型化设计，有效地减小了电源的体积和重量，提高了整个电源的功率密度，采用LLC软开关技术，功率器件的瞬态电应力减小，降低了器件的开关损耗，使电源的效率得到很大的提高。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明：图1系统组成图；图2电源原理框图；图3电源主电路原理图；图4a、4b谐振网络工作分析图；图5开盖后的外形实物图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本实施例提供一种模块化水冷高压电源，此调制电源独具创新地采用水冷方式，拓扑采用LLC串联谐振电路，具有体积小、效率高、功率密度大、可靠等优点。相比较传统电源，能输出较大的峰值功率，适合用在国防航天、工业控制、高能物理及医疗设备等要求高的场合等设备上。通过优化设计研制出一款脉冲重复频率为200kHz～600kHz的高密度调制电源，由于采用水冷设计，可以使结构进一步紧凑，向高压电源的小型化迈出了重要的一步。如图1所示，所述调制电源向系统中其他设备供电，具体的，本实施例提供的高压电源一种脉冲重复频率为200kHz～600kHz的高功率密度调制电源，本电源的尺寸为345mm×190mm×85mm，输出直流电压额定值1.2kV，最大额定功率12kW，纹波4％，效率92％左右。进一步地，如图2所示，该电源的设计如下：包括：顺次连接的EMI电路，整流滤波前级，变换器和高频整流滤波电路，所述EMI电路为电源的输入端，高频整流滤波电路为电源的输出端；还包括与EMI电路连接的辅助电源，用于向驱动电路及保护电路供电，所述驱动反馈电路及保护电路与变换器连接，用于驱动变换器和均流；所述高频整流滤波电路与驱动反馈电路及保护电路连接，向驱动反馈电路及保护电路和外部设备供电。所述EMI电路用于过滤干扰信号；所述变换器为LLC串联谐振电路，作为电源软开关；本实施例中所述LLC串联谐振电路包括：开关管Q1、Q2、Q3和Q4，二极管D1、D2、D3和D4,二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4,电容Cr和Cf，电感Lr、Lm，其中，开关管Q1、Q2、Q3和Q4构成全桥逆变电路；二极管D1、D2、D3和D4为对应开关管Q1、Q2、Q3和Q4的寄生二极管；电感Lr、Lm，电容Cr组成谐振网络；二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化水冷高压电源，其特征在于，包括：顺次连接的EMI电路，整流滤波前级，变换器和高频整流滤波电路，所述EMI电路为电源的输入端，高频整流滤波电路为电源的输出端；还包括与EMI电路连接的辅助电源，用于向驱动电路及保护电路供电，所述驱动反馈电路及保护电路与变换器连接，用于驱动变换器和均流；所述高频整流滤波电路与驱动反馈电路及保护电路连接，向驱动反馈电路及保护电路和外部设备供电。

【技术特征摘要】
1.一种模块化水冷高压电源，其特征在于，包括：顺次连接的EMI电路，整流滤波前级，变换器和高频整流滤波电路，所述EMI电路为电源的输入端，高频整流滤波电路为电源的输出端；还包括与EMI电路连接的辅助电源，用于向驱动电路及保护电路供电，所述驱动反馈电路及保护电路与变换器连接，用于驱动变换器和均流；所述高频整流滤波电路与驱动反馈电路及保护电路连接，向驱动反馈电路及保护电路和外部设备供电。2.根据权利要求1所述的一种模块化水冷高压电源，其特征在于，所述EMI电路与辅助电源连接，用于滤除干扰信号；所述变换器为LLC串联谐振电路，作为电源软开关；所述LLC串联谐振电路包括：开关管Q1、Q2、Q3和Q4，二极管D1、D2、D3和D4,二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4,电容Cr和Cf，电感Lr、Lm，其中，开关管Q1、Q2、Q3和Q4构成全桥逆变电路；二极管D1、D2、D3和D4为对应开关管Q1、Q2、Q3和Q4的寄生二极管；电感Lr、Lm，电容Cr组成谐振网络；二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4构成全波整流电路，Cf为滤波电容。3.根据权利要求2所述的一种模块化水冷高压电源，其特征在于，LLC谐振变换器电路有两个谐振频率，一个是谐振电感Lr和谐振电容Cr的谐振频率，一个是Lm加上Lr与Cr的谐振频率，即4.根据权利要求3所述的一种模块化水冷高压电源，其特征在于，在开关管Q1和Q4导通前，LLC谐振电流通过与其并联的续流二极管D1和D4，开关管的漏极和源极之间的电压被箝位在0V，此后开通开关管，以实现零电压开通；在开关管关断时，开关管两端初始电压为零，由于开关管的输出电容两端电压不能突变，足以延迟开关管两端电压的上升，并且此时因负载谐振使通过关断开关管的电流较小，近似为零电压关断。5.根据权利要求3所述的一种模块化水冷高压电源，其特征在于，设置谐振网络输入电压的参考方向A正B负，电流的参考方向从A到B，在开关管Q2和Q3关断瞬间，实际电流方向为从B到A，使电容C1和C4放电，放电结束...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11