一种应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块的制作方法

1.本实用新型涉及充电设备技术领域，特别涉及一种应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块。


背景技术：

2.目前，工业车辆锂电化趋势逐年上升，相应的对锂电池充电设备的要求也越来越多，越来越严格。在众多充电机系统中的辅助电源供电也是五花八门，不同的充电设备型号、充电设备工作环境电网不同，对应的辅助电源系统也不尽相同，因此一个完整的辅助电源供电系统涉及到多款充电设备，如何适应在不同产品在不同工作环境之间的稳定工作是一个提升充电设备品质的关键。现有的辅助电源供电系统是使用一个或者多个辅助电源模块配合构建一套充电设备的辅助电源供电系统，但这种做法很容易因为人为因素导致生产效率低下、安装出错率高的问题。现今也有一些电源模块可以提供不同等级的直流电源输出，但这些模块大都这是在交流220v电压下工作，遇到只有交流380v电压输出的工作现场，还需要增加降压设备，同样的会造成充电设备出现不同配置的情况，不利于设备的模块化生产。并且针对不同的型号的充电设备，所需要的辅助电源模块数量不同、适应的供电电源电网不同、在机器内部的安装方式不同，这些都会造成充电设备的配置不同、生产工序的繁琐且易出错，生产工时长等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块，实现在材料成本上的不变、乃至于更低的生产成本上，兼容不同的现场工作电压，提供更多路的、不同等级的直流电源输出，在能满足充电设备的正常工作基础上，简化生产工艺、减少充电设备生产工时，模块化生产，在实际应用中能满足电池充电设备所需要的各类辅助电源。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
5.一种应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块，包括电源输入电路、开关电源芯片电路、pwm信号输出电路、电源初级电路、次级电源输出电路及电压补偿电路，所述开关电源芯片电路分别与所述电源输入电路及pwm信号输出电路电连接，所述电源初级电路分别与所述pwm信号输出电路及次级电源输出电路电连接，所述电压补偿电路分别与次级电源输出电路及开关电源芯片电路电连接。
6.优选地，所述电源输入电路包括交流380v输入电源、熔断保护器电路、防浪涌保护器电路、x安规电容保护电路、三相共模电感滤波保护电路、y安规电容保护电路、三相全桥整流电路、高压电容滤波电路及电阻分压电路，所述熔断保护电路分别与所述交流380v输入电源及防浪涌保护器电路电连接，所述x安规电容保护电路分别与所述防浪涌保护器电路及三相共模电感滤波保护电路电连接，所述y安规电容保护电路分别与所述三相共模电感滤波保护电路及三相全桥整流电路电连接，所述高压电容滤波电路分别与所述三相全桥
整流电路及电阻分压电路电连接。
7.优选地，所述电源输入电路包括直流400v
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900v输入电源、熔断保护器电路、高压电容滤波电路及电阻分压电路，所述熔断保护器电路分别与所述直流400v
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900v输入电源及高压电容滤波电路电连接，所述高压电容滤波电路与电阻分压电路电连接。
8.优选地，所述开关电源芯片电路包括开关电源芯片u2，所述pwm信号输出电路包括场效应管q1及驱动变压器t1，所述场效应管q1分别与所述开关电源芯片u2及驱动变压器t1连接。
9.优选地，所述电源初级电路包括场效应管q4、场效应管q5及电感变压器t2，所述场效应管q4及场效应管q5均与所述电感变压器t2连接。
10.优选地，所述次级电源输出电路包括直流12v电源输出电源电路、直流24v电源输出电源电路及直流60v电源输出电源电路，所述直流12v电源输出电源电路、直流24v电源输出电源电路及直流60v电源输出电源电路均与所述电感变压器t2连接。
11.采用上述技术方案，本实用新型提供的一种应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块，具有以下有益效果：该多功能辅助电源模块中的开关电源芯片电路分别与电源输入电路及pwm信号输出电路电连接，所电源初级电路分别与所述pwm信号输出电路及次级电源输出电路电连接，电压补偿电路分别与次级电源输出电路及开关电源芯片电路电连接，该多功能辅助电源模块能够实现在材料成本上的不变、乃至于更低的生产成本上，兼容不同的现场工作电压，提供更多路的、不同等级的直流电源输出，在能满足充电设备的正常工作基础上，简化生产工艺、减少充电设备生产工时，实现模块化生产，在实际应用中能满足电池充电设备所需要的各类辅助电源。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构框图；
13.图2为本实用新型的流程示意框图；
14.图3为本实用新型的电路原理图；
15.图中，1
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电源输入电路、2
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开关电源芯片电路、3
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pwm信号输出电路、4
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电源初级电路、5
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次级电源输出电路、6
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电压补偿电路。
具体实施方式
16.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
17.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
18.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
19.如图1所示，在本实用新型的电路原理图中，该应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块包括电源输入电路1、开关电源芯片电路2、pwm信号输出电路3、电源初级电路4、次级电源输出电路5及电压补偿电路6，该开关电源芯片电路2分别与该电源输入电路1及pwm信号输出电路3电连接，该电源初级电路4分别与该pwm信号输出电路3及次级电源输出电路5电连接，该电压补偿电路6分别与次级电源输出电路5及开关电源芯片电路2电连接。可以理解的，该电源输入电路1包括交流380v输入电源、熔断保护器电路、防浪涌保护器电路、x安规电容保护电路、三相共模电感滤波保护电路、y安规电容保护电路、三相全桥整流电路、高压电容滤波电路及电阻分压电路，该熔断保护电路分别与该交流380v输入电源及防浪涌保护器电路电连接，该x安规电容保护电路分别与该防浪涌保护器电路及三相共模电感滤波保护电路电连接，该y安规电容保护电路分别与该三相共模电感滤波保护电路及三相全桥整流电路电连接，该高压电容滤波电路分别与该三相全桥整流电路及电阻分压电路电连接；该电源输入电路1包括直流400v
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900v输入电源、熔断保护器电路、高压电容滤波电路及电阻分压电路，该熔断保护器电路分别与该直流400v
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900v输入电源及高压电容滤波电路电连接，该高压电容滤波电路与电阻分压电路电连接；该开关电源芯片电路2包括开关电源芯片u2，该pwm信号输出电路3包括场效应管q1及驱动变压器t1，该场效应管q1分别与该开关电源芯片u2及驱动变压器t1连接；该电源初级电路4包括场效应管q4、场效应管q5及电感变压器t2，该场效应管q4及场效应管q5均与该电感变压器t2连接；该次级电源输出电路5包括直流12v电源输出电源电路、直流24v电源输出电源电路及直流60v电源输出电源电路，该直流12v电源输出电源电路、直流24v电源输出电源电路及直流60v电源输出电源电路均与该电感变压器t2连接。
20.具体地，图2为本实用新型的流程示意框图，结合图1、图2可知，本实用新型的目的在于提供一种单路输入，多路不同电压等级输出且互相隔离的辅助电源模块，在实际应用中能满足电池充电设备(充电机)所需要的各类辅助电源，且简化设备生产过程的工序。其技术方案是：包括以下步骤：
21.步骤1、由交流380v电网提供模块电源输入，或者直接由充电设备的主电源模块提供其直流母线电压(直流400v
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900v)作为模块电源输入；(若由交流380v提供电源输入则进入步骤2，若由直流400v
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900v提供电源输入则经过一个熔断保护器直接进入步骤5)
22.步骤2、交流380v电网提供电源输入时，经过熔断保护器、防浪涌保护器、x安规电容保护后转入步骤3；
23.步骤3、以上电源经过三相共模电感滤波保护，用于隔离该模块内部与外部电源线之间的高频串扰(即隔离降压模块)，抑制高速信号模块内外部之间的电池波辐射，后经y安规电容保护后转入步骤4；
24.步骤4、交流电源转直流电源，利用六个高压二极管搭建成一个三相全桥整流电流，将交流380v电源输入转化成一个400v
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900v的直流输出电源(相当于经过整流模块后输出400v
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900v的直流输出电源)；
25.步骤5、将400v
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900v的直流电源经由高压电容滤波过后的干净电源作为该模块的内部电压源；
26.步骤6、利用反激开关电源技术将直流400v
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900v的高压电源转换成多路不通电压等级的低压电压源输出。其工作原理如下：
27.1.将400v
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900v直流电源经由电阻分压过后提供一个电压等级较低的电压源a1做为开关电源芯片u2(芯片型号为ncp1380ddr2g)的工作电压源；
28.2开关电源芯片u2有过电压检测功能，当检测到输入电压过高或则输入电压过低时，该芯片都会启动保护机制，保证该应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块工作在一个正常的工作电压范围内，以保证整个电池充电设备正常工作运行；
29.3.将400v
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900v直流电源经由电阻分压过后提供一个电压等级较低的电压源a2做为驱动变压器t1的输入电压源；
30.4.开关电源芯片u2的管脚5(drv,驱动输出脚)提供一个pwm波信号(脉宽调制信号)至q1(irfr220ntrpbf(mosfet,场效应管))；
31.5.开关电源芯片u2提供的pwm信号(脉宽调制信号)经过场效应管q1和驱动变压器t1后将一个pwm波信号分成两路相同的pwm信号输出；
32.6.400v
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900v直流电源接入到以q4、q5(fqp4n90c，场效应管)、t2(电感变压器)以及限流电阻串联组成的电路中，作为一种应用于工业电动车辆充电设备的多功能辅助电源模块的电源初级；
33.7.将5中的的两路pwm波信号分别接入到场效应管q4、场效应管q5的栅极(管脚1)，作为场效应管q4、场效应管q5的开通关闭信号；
34.8.在pwm波信号处于高电平时，场效应管q4及场效应管q5的源极(管脚2)与发射极(管脚3)导通，电路形成电流回路，电感变压器t2的初级线圈绕组经过电流，由于电感的电磁感应现象，电感变压器t2的磁通量发生变化，电感存储能量；
35.9.在pwm波信号处于低电平时，场效应管q4、场效应管q5的源极(管脚2)与发射极(管脚3)关断，电路不构成电流回路，电感变压器t2的初级线圈绕组电流消失，经由电感变压器t2次级电路释放“8”中电感储存的能量；
36.10.电感变压器t2的次级电路释放8储存的能量的方式，以dc12v直流电源输出电路为例，如图1中，电感变压器t2管脚2与管脚10互为同名端，管脚1与管脚9互为同名端(当管脚2相对于管脚1为高电位时，相应的管脚10相对于管脚9也感应为高电位)，当工作在8时，电感变压器t2的管脚1为高电位，管脚2为低电位，初级线圈形成电流回路，由于电感的电磁感应现象，电感磁通量发生变化，相应的此时管脚9的电位高于管脚10，由于二极管d21的单相导通性质，电源次级不构成电流回路，所以电感此时储存能量；当工作在9时，由于电磁感应现象，管脚2电位会高于管脚1电位，相应的管脚10电位也会高于管脚9的电位，此时二极管d21导通，电源次级电路构成电流回路，电感变压器t2释放“8”中电感储存的能量，该能量为次级电路和负载提供能量；
37.11.dc60v、dc24v直流电源输出的工作方式与dc12v直流电源输出相同且同步；
38.dc12v直流电源输出提供一个电压反馈到电源初级经由电压补偿电路(图1)反馈回开关电源芯片u2的的管脚2，作为开关电源芯片u2的pwm波信号的占空比调整信号，以保证电源次级的电源电压稳定性输出调整。
39.可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，能够实现在基本原有技术在材料成本上的不变、乃至于更低的生产成本上，兼容不同的现场工作电压，提供更多路的、不同等级的直流电源输出，在能满足充电设备的正常工作基础上，简化生产工艺、减少充电设备生产工时，模块化生产。
40.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。