高功率密度低紋波集成電源模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高功率密度低紋波集成電源模塊，包括輸入濾波電路、DC/DC變換電路和輸出濾波電路。電源模塊采用鋁制一體化分腔屏蔽外殼結(jié)構(gòu)，共分為三個(gè)腔體，輸入部分腔體包括輸入濾波電容和濾波電感；功率轉(zhuǎn)換部分腔體包括DC/DC轉(zhuǎn)換的控制、保護(hù)電路和功率轉(zhuǎn)換電路；輸出部分腔體包括輸出濾波電容和濾波電感；DC/DC變換電路采用單端正激電路拓?fù)湫问剑斎攵薓OS管選用三只DARK封裝的IRFR3710Z并聯(lián)使用。本實(shí)用新型輸入端與輸出端增加了π型濾波電路一體化設(shè)計(jì)，降低額外連接損耗，紋波低，具有良好的電磁兼容性；其轉(zhuǎn)換效率高、散熱好、適應(yīng)性廣。
【專利說明】高功率密度低紋波集成電源模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電源模塊，具體地說，涉及一種高功率密度低紋波集成電源模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)大功率隔離式DC/DC電源模塊，由于受到體積限制，電源模塊內(nèi)部自身很難加入共模濾波措施。在實(shí)際使用時(shí)，受到電源模塊自身噪聲大對(duì)輸入端和輸出端的設(shè)備造成干擾等缺點(diǎn)，需要在輸入端和輸出端加入共模濾波器，濾除自身的噪聲，形成組合式電源，其基本原理如圖1所示，它能夠滿足電磁兼容、功率、技術(shù)指標(biāo)的基本要求，但是在體積、效率和可靠性方面不容易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。如圖1所示，三個(gè)單獨(dú)的輸入濾波器、DC/DC變換器和輸出濾波器不是集成設(shè)計(jì)，參數(shù)匹配不是十分理想，這樣為保證部分指標(biāo)往往又增加了額外的體積，單體與單體的匹配性出現(xiàn)了木桶原理使整體可靠性降低，單體與單體間的連接具有額外連接損耗等因素使組合式紋波低、電源在體積、效率和可靠性等方面明顯降低。
[0003]因此，盡管目前采用組合方式實(shí)現(xiàn)的電源模塊能夠滿足彈載和機(jī)載電源對(duì)功率指標(biāo)和紋波低的要求，但組合方式帶來了工藝復(fù)雜性和單元體的增加，導(dǎo)致整體效率降低，可靠性的下降，且體積、重量都明顯增加，很難滿足機(jī)載和彈載的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型正是為了解決上述技術(shù)問題而設(shè)計(jì)的一種高功率密度低紋波集成電源模塊。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種高功率密度低紋波集成電源模塊，包括輸入濾波電路、DC/DC變換電路和輸出濾波電路。電源模塊采用鋁制一體化分腔屏蔽外殼結(jié)構(gòu)，共分為三個(gè)腔體，輸入部分腔體包括輸入濾波電容和濾波電感；功率轉(zhuǎn)換部分腔體包括DC/DC轉(zhuǎn)換的控制、保護(hù)電路和功率轉(zhuǎn)換電路；輸出部分腔體包括輸出濾波電容和濾波電感；DC/DC變換電路采用單端正激電路拓?fù)湫问?，輸入端MOS管選用三只DARK封裝的IRFR3710Z并聯(lián)使用。
[0007]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其DC/DC變換電路中的變壓器為TDK公司的型號(hào)PQ26-10磁材變壓器。
[0008]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其DC/DC變換電路中的電感為TDK公司的型號(hào)PTS22.9-10磁材電感。
[0009]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其輸入濾波電路和輸出濾波電路中的共模電感采用超微晶材料電感。
[0010]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其鋁制一體化分腔屏蔽外殼尺寸為長(zhǎng)76.2mm,寬 63.5mm,高 12.7mm η
[0011]本實(shí)用新型它實(shí)現(xiàn)了在體積增加很小情況下提高效率和功率密度，一致性、可靠性均達(dá)到很高要求，從而滿足機(jī)載和彈載的安全運(yùn)行。其特點(diǎn)為:
[0012]1、模塊為一體化全金屬屏蔽外殼設(shè)計(jì)方式，輸入與輸出端增加了濾波電路，具有良好抗傳導(dǎo)輻射電磁兼容性；
[0013]2、DC/DC變換器功率電路采用單端正激電路形式，電源模塊具有元器件少，電路簡(jiǎn)單、效率高和可靠性高、輸入電壓覆蓋DC9-DC80V，輸出電壓覆蓋DC3.3V-DC36V (單路)，其功率密度最高可達(dá)93.3W/in3。
[0014]3、輸入與輸出為隔離方式，隔離電壓不低于DC500V ；
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是電源模塊外殼采用金屬外殼，輸入端與輸出端增加了 π型濾波電路一體化設(shè)計(jì)，降低額外連接損耗，紋波低，具有良好的電磁兼容性；其轉(zhuǎn)換效率高、散熱好、適應(yīng)性廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為組合式電源其基本原理。
[0017]圖2為本實(shí)用新型高功率密度低紋波集成電源模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型高功率密度低紋波集成電源模塊原理圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型高功率密度低紋波集成電源模塊外形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0021]如圖2和3所示，本實(shí)用新型一種高功率密度低紋波集成電源模塊，包括輸入濾波電路、DC/DC變換電路和輸出濾波電路。電源模塊采用鋁制一體化分腔屏蔽外殼結(jié)構(gòu)，共分為三個(gè)腔體，輸入部分腔體包括輸入濾波電容和濾波電感；功率轉(zhuǎn)換部分腔體包括DC/DC轉(zhuǎn)換的控制、保護(hù)電路和功率轉(zhuǎn)換電路；輸出部分腔體包括輸出濾波電容和濾波電感；DC/DC變換電路采用單端正激電路拓?fù)湫问?，輸入端MOS管選用三只DARK封裝的IRFR3710Z并聯(lián)使用。
[0022]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其DC/DC變換電路中的變壓器為TDK公司的型號(hào)PQ26-10磁材變壓器。
[0023]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其DC/DC變換電路中的電感為TDK公司的型號(hào)PTS22.9-10磁材電感。
[0024]所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其輸入濾波電路和輸出濾波電路中的共模電感采用超微晶材料電感。
[0025]如圖4所示，所述高功率密度低紋波集成電源模塊，其鋁制一體化分腔屏蔽外殼尺寸為長(zhǎng) 76.2mm,寬 63.5mm,高 12.7mm。
[0026]DC/DC變換電路采用單端正激電路拓?fù)湫问?，由于其轉(zhuǎn)換功率為350W，在76.2*63.5*12.7 (單位:mm)體積下實(shí)現(xiàn)其高功率密度，必須將DC/DC變換器的轉(zhuǎn)換效率提高。高功率密度低紋波集成電源模塊受到體積限制，其輸入端MOS管選用IR公司生產(chǎn)IRFR3710Z三只(封裝形式為DARK)并聯(lián)使用，其單只MOS管導(dǎo)通內(nèi)阻相對(duì)較小，這樣可以減小MOS管的導(dǎo)通損耗，提高電源模塊的效率，與一般大功率電源模塊選用封裝形式為D2ARK的MOS管對(duì)比，其效率提高了 5%。
[0027]DC/DC變換電路中變壓器和電感的選擇對(duì)實(shí)現(xiàn)高效率、高功率密度起到關(guān)鍵作用，變壓器和電感分別選擇TDK公司的型號(hào)PQ26-10磁材作為變壓器和型號(hào)PTS22.9-10磁材作為電感，根據(jù)對(duì)變壓器和電感的理論計(jì)算，型號(hào)PQ26-10變壓器其在300KHz頻率其最大輸出功率為450W ;型號(hào)PTS22.9-10電感在300KHz頻率其最大儲(chǔ)能功率為400W，經(jīng)過實(shí)踐論證型號(hào)PQ26-10變壓器和型號(hào)PTS22.9-10電感可以滿足最大輸出350W的要求，變壓器和電感的最大溫升為40度，滿足變壓器和電感的設(shè)計(jì)要求，在規(guī)定的體積下實(shí)現(xiàn)高效率，高功率密度提供保證。
[0028]對(duì)高功率密度低紋波集成電源模塊中DC/DC變換器整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，其自身的最高效率為:92%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他同類產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率，例如:日本LAMBDA公司的產(chǎn)品，體積為61*58*12.7 (單位:_)，最大輸出功率為350W，其最高效率為89% ;美國(guó)VICOR公司的產(chǎn)品，體積為61*58*12.7 (單位:_)，最大輸出功率為250W，其最高效率為88%。
[0029]高功率密度低紋波集成電源模塊將輸入濾波器、DC/DC變換器和輸出濾波器一體化設(shè)計(jì)，可以避免單體與單體的匹配性出現(xiàn)了木桶原理，使整體可靠性提高；減小單體與單體間的連接具有額外連接損耗等因素影響，電源模塊一體化設(shè)計(jì)紋波低(最大紋波為30mV)、在規(guī)定的體積下，效率明顯提高(一體化設(shè)計(jì)效率最高為90%)、可靠性等方面也明顯提高；電源模塊采用金屬外殼作為屏蔽，具有良好的抗輻射電磁兼容性。
[0030]本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本實(shí)用新型的啟示下得出的其他任何與本實(shí)用新型相同或相近似的產(chǎn)品，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率密度低紋波集成電源模塊，包括輸入濾波電路、DC/DC變換電路和輸出濾波電路；其特征在于:電源模塊采用鋁制一體化分腔屏蔽外殼結(jié)構(gòu)，共分為三個(gè)腔體，輸入部分腔體包括輸入濾波電容和濾波電感；功率轉(zhuǎn)換部分腔體包括DC/DC轉(zhuǎn)換的控制、保護(hù)電路和功率轉(zhuǎn)換電路；輸出部分腔體包括輸出濾波電容和濾波電感；DC/DC變換電路采用單端正激電路拓?fù)湫问?，輸入端MOS管選用三只DARK封裝的IRFR3710Z并聯(lián)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度低紋波集成電源模塊，其特征在于:DC/DC變換電路中的變壓器為TDK公司的型號(hào)PQ26-10磁材變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度低紋波集成電源模塊，其特征在于:DC/DC變換電路中的電感為TDK公司的型號(hào)PTS22.9-10磁材電感。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度低紋波集成電源模塊，其特征在于:輸入濾波電路和輸出濾波電路中的共模電感采用超微晶材料電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度低紋波集成電源模塊，其特征在于:鋁制一體化分腔屏蔽外殼尺寸為長(zhǎng)76.2mm,寬63.5mm,高12.7mm。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK203967981SQ201420347592
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】張?jiān)迄i 申請(qǐng)人:航天長(zhǎng)峰朝陽(yáng)電源有限公司