一种全隔离型电源

技术领域

本发明涉及到电源设备技术领域，尤其涉及到一种全隔离型电源。

背景技术

在一些实验室或高要求场合，为了实验人员的安全或是获取噪声更少的输入，一般将输入电源采用工频变压器与市点进行隔离，还可以配合电感和电容组成的降噪电路，获取更加干净的输入源。

实现每个模块单独供电、独立工作，不受干扰。在音频使用领域中，对市电的输入源进行隔离和降噪是非常必要的，获取到更加干净的输入源，才能输出噪声干扰更少的低、中、高频。

现有的电源或变换器，一般至少在变压器输出端和整流单元输出端加上降噪电路，通过电感和电容降低部分噪声，但是同时增加了电源阻抗或设备两端或与输出串联的电容性负载或电感性负载，而这些可能会对输出的声音产生不利影响。由于整流单元和隔离输出没有进一步隔离，市电还是能通过变压器和整流单元对隔离直流输出造成直接影响，此时隔离直流输出的噪声干扰仍然较多，并且现有的隔离电源或组合电源的结构过于复杂，使用上功耗更大、生产上成本更高，并且使用寿命不高。

因此，亟需一种能够解决以上一种或多种问题的全隔离电源。

发明内容

为解决现有技术中存在的一种或多种问题，本发明提供了一种全隔离型电源。本发明为解决上述问题采用的技术方案是：一种全隔离型电源，其包括：变压器，变压器连接有滤波单元，所述滤波单元输出到整流单元，整流单元将滤波后的交流电整流后输出直流电；

控制单元，所述控制单元与整流单元电连接，并接收所述整流单元的启闭信号；

第一直流滤波单元，所述第一直流滤波单元设置有第一电容单元，所述第一直流滤波单元与整流单元电连接，整流单元输出的直流电经所述第一直流滤波单元输出；

隔离单元，所述隔离单元与所述控制单元电连接，所述第一直流滤波单元输出直流电到所述隔离单元，所述隔离单元起到隔离输出的作用；

第二直流滤波单元，所述第二直流滤波单元内设置有第二电容单元，所述第二直流滤波单元与所述隔离单元电连接，所述隔离单元向所述第二直流滤波单元输出电能，所述第二直流滤波单元向负载输出隔离后的直流电；

市电经所述滤波单元滤波后输出到整流单元，整流单元输出直流电到所述第一直流滤波上，所述控制单元接收整流单元的启闭信号，所述隔离单元接收所述控制单元输出的控制信号进行导通或关闭，所述隔离单元向所述第二直流滤波单元输出电能，所述第二直流滤波单元向负载或次级输出电能；

在所述控制单元的控制下，整流单元关闭时所述隔离单元导通，并向所述第二直流滤波单元供电，所述隔离单元的电能由所述第一直流滤波单元内的所述第一电容单元提供；

在所述控制电路的控制下，整流单元打开时所述隔离单元关闭，所述第二直流滤波单元输出的电能由所述第二电容单元提供。

进一步地，所述第一电容单元、所述第二电容单元为电容。

进一步地，所述隔离单元内设置有开关管，开关管的控制信号由所述控制单元发出；

所述隔离单元内设置有隔离光耦和隔离继电器中的任意一种或多种，所述控制单元的控制信号经过隔离光耦或隔离继电器的隔离，隔离光耦或隔离继电器输出隔离后的控制信号到开关管，开关管导通后所述第一电容单元向所述第二直流滤波单元供电。

进一步地，所述滤波单元为EMC滤波网络或EMI滤波网络。

进一步地，所述控制单元为MCU和辅助电路中的任意一种或组合；

所述辅助电路为二极管组成的整流电路，所述辅助电路与整流单元电连接在一起并接收整流单元的启闭信号。

进一步地，所述辅助电路内设置有第一辅助电路和第二辅助电路，所述第一辅助电路为二极管和电容组成的桥式整流电路，所述第二辅助电路为二极管组成的全波整流电路；

所述隔离单元内设置有第一电极输出单元和第二电极输出单元，所述第一电极输出单元和所述第二电极输出单元配合给所述第二直流滤波单元提供直流电；

在所述第一辅助电路和所述第二辅助电路的共同作用下，所述第一电极输出单元和所述第二电极输出单元交替地导通、断开，并且是连续和平缓地交替进行。

进一步地，所述第一辅助电路内设置有移相电路和时间常数电路，所述移相电路和所述时间常数电路使得所述第一辅助电路的导通角与所述第二辅助电路的导通角不一致，使得整流单元端和所述第二直流滤波单元端在所述隔离单元的两端是浮动的。

进一步地，所述移相电路由多个电容组成，所述时间常数电路由电容和电阻组成。

本发明取得的有益效果是，本发明通过将所述控制单元、滤波单元、所述隔离单元、所述第一直流滤波单元、所述第二直流滤波单元以及其他通过巧妙的结构、方法连接在一起并进行控制输出，实现了将主电源母线输入端与整流后的用电输出端进行隔离，并且等效于物理隔离，进而使得用电端能够取得很好的隔离电源效果，降低来自交流市电输入端的各种干扰和各种高低频脉冲的冲击。以上极大地提高了本发明的实用价值。

附图说明

图1为本发明一种全隔离电源的示意框图1；

图2为本发明一种全隔离电源的示意框图2；

图3为本发明一种全隔离电源的原理图1；

图4为本发明一种全隔离电源的原理图2；

图5为本发明一种全隔离电源的电源输入波形图；

图6为本发明一种全隔离电源的用电端输出波形图。

【附图标记】

S01···变压器

S02···滤波单元

S03···整流单元

S04···控制单元

S041···第一辅助电路

S042···第二辅助电路

S05···隔离单元

S051···第一电极输出单元

S052···第二电极输出单元

S06···第一直流滤波单元

S07···第二直流滤波单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和和优点能够更加浅显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例限制。

如图1-图4所示，本发明公开了一种全隔离型电源，其包括：变压器S01，变压器S01连接有滤波单元S02，所述滤波单元S02输出到整流单元S03，整流单元S03一般为整流桥，整流单元S03将滤波后的交流电整流后输出直流电；

控制单元S04，所述控制单元S04与整流单元S03电连接，并接收整流单元S03的启闭信号；

第一直流滤波单元S06，所述第一直流滤波单元S06设置有第一电容单元，所述第一直流滤波单元S06与整流单元S03电连接，整流单元S03输出的直流电经所述第一直流滤波单元S06输出；

隔离单元S05，所述隔离单元S05与所述控制单元S04电连接，所述第一直流滤波单元S06输出直流电到所述隔离单元S05，所述隔离单元S05起到隔离输出的作用；

第二直流滤波单元S07，所述第二直流滤波单元S07内设置有第二电容单元，所述第二直流滤波单元S07与所述隔离单元S05电连接，所述隔离单元S05向所述第二直流滤波单元S07输出电能，所述第二直流滤波单元S07向负载输出隔离后的直流电；

市电经所述滤波单元S02滤波后输出到整流单元S03，整流单元S03输出直流电到所述第一直流滤波S06上，所述控制单元S04接收整流单元S03的启闭信号，所述隔离单元S05接收所述控制单元S04输出的控制信号进行导通或关闭，所述隔离单元S05向所述第二直流滤波单元S07输出电能，所述第二直流滤波单元S07向负载或次级输出电能；

在所述控制单元S04的控制下，整流单元S03关闭时所述隔离单元S05导通，并向所述第二直流滤波单元S07供电，所述隔离单元S05的电能由所述第一直流滤波单元S06内的所述第一电容单元提供；

在所述控制电路S04的控制下，整流单元S03打开时所述隔离单元S05关闭，所述第二直流滤波单元S07输出的电能由所述第二电容单元提供。

需要指出的是，所述整流单元S03一般是指整流桥或具有整流功能输出模块，进而给后续的单元提供直流输入。所述控制单元S04一般是接受和输出控制信号的电路或MCU。通常来说，所述第一电容单元、所述第二电容单元为滤波电容，所述第一电容单元在整流单元S03(整流桥)开启时充电，所述控制单元S04检测到整流单元S03(整流桥)开启时，给所述隔离单元S05发送控制信号，所述隔离单元S05断开与所述第一直流滤波单元S06的连接，此时所述第二电容单元给所述第二直流滤波单元S07供能；所述第一电容单元在整理单元S03(整流桥)关闭时，所述控制单元S04检测到整流单元S03(整流桥)关闭，给所述隔离单元S05发送控制信号，所述隔离单元S05开启与所述第一直流滤波单元S06的连接，由于整理单元S03(整理桥)是关闭的，此时所述第一电容单元给所述第二直流滤波单元S07和所述第二电容单元进行供电。

上述过程中，所述隔离单元S05主要起到将所述整流单元S03与所述第二直流滤波单元S07之间的等效物理隔离作用，所述隔离单元S05还起到的作用是将所述控制单元S04输出给所述第一直流滤波单元S06的启闭指令在电路中隔离开来，避免输出的控制指令对输出波形造成干扰等影响，所以所述隔离单元S05与所述控制单元S04之间的控制信号一般是非电信号，如光信号、声音信号或震动信号等。

具体地，如图1、图3、图4所示，所述隔离单元S05内设置有开关管，开关管的控制信号由所述控制单元S04发出；所述隔离单元S05内设置有隔离光耦和隔离继电器中的任意一种或多种，所述控制单元S04的控制信号经过隔离光耦或隔离继电器的隔离，隔离光耦或隔离继电器输出隔离后的控制信号到开关管，开关管导通后所述第一电容单元向所述第二直流滤波单元S07供电。所述控制单元S04输出的控制信号经过所述隔离单元S05内的隔离光耦的隔离，转换成光信号再转换成电信号然后输出到开关管，避免导通信号的电流直接加在电路中，对输出波形造成干扰等影响。一般来说所述隔离单元S05可以等效于一个光电隔离电路。

具体地，如图3、图4所示，所述滤波单元S02为EMC滤波网络或EMI滤波网络。作用是：对输入的市电和输出的直流电进行去噪。

需要指出的是，所述控制单元S04为MCU和辅助电路中的任意一种或组合；所述辅助电路为二极管组成的整流电路，所述辅助电路与整流单元S03电连接在一起并接收整流单元S03的启闭信号。

具体地，如图2-图4所示，所述辅助电路内设置有第一辅助电路S041和第二辅助电路S042，所述第一辅助电路S041为二极管和电容组成的桥式整流电路，所述第二辅助电路S042为二极管组成的全波整流电路；

所述隔离单元S05内设置有第一电极输出单元S051和第二电极输出单元S052，所述第一电极输出单元S051和所述第二电极输出单元S052配合给所述第二直流滤波单元S07提供直流电；

在所述第一辅助电路S041和所述第二辅助电路S042的共同作用下，所述第一电极输出单元S051和所述第二电极输出单元S052交替地导通、断开，并且是连续和平缓地交替进行。

进一步地，所述第一辅助电路S041内设置有移相电路和时间常数电路，所述移相电路和所述时间常数电路使得所述第一辅助电路S041的导通角与所述第二辅助电路S042的导通角不一致，使得整流单元S03(整流桥)端和所述第二直流滤波单元S07端在所述隔离单元S05的两端是浮动的。一般来说，所述移相电路由多个电容组成，所述时间常数电路由电容和电阻组成。

图4为本发明的实际应用原理图，需要说明的是，电感L1、电感L2、电容C1、电容C2组成的EMC网络连接在变压器TF1的输出端，二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8组成主电源的整流桥，电容C6为所述第一直流滤波单元S06内的滤波电容(第一电容单元)并作用于整流桥，二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C3、电容C4组成第一辅助电路S041，其中电容C3、电容C4作为电源耦合电容和移相电容使用，电容C5为第一辅助电路S041的滤波电容，电阻R1、电阻R2、电阻R3均为限流电阻，开关管Q1为主电源的正极开关管，即是所述第一电极输出单元S051内的开关管，开关管Q2为主电源的负极开关管，即是所述第二电极输出单元S052内的开关管，二极管D11、二极管D12是开关管Q1、开关管Q2的栅极限压保护二极管，二极管D9、二极管D10组成第二辅助电路S042并实现全波整流，光耦U1、光耦U2是开关管Q1、开关管Q2的栅极控制用隔离光耦，电感L3、电感L4、电容C7是主电源(整流桥)的隔离端主滤波网络，即是所述第二直流滤波单元S07。

在实际使用时，来自变压器次级的交流电源，先经过EMC网络滤除了来自交流电源端的各种高频高扰，同时隔离来自用电端的各种高频干扰，避免用电端向交流电端输出各种高频干扰。在初步滤除掉了各种高频干扰和脉冲的交流电，经过整流桥的整流和滤波电容C6的滤波后，向Q1、Q2开关管的漏极输出主直流电源。Q1、Q2开关管在所述第一辅助电路S041和所述第二辅助电路S042的共同作用下，实现交替地开启、关闭，并且Q1、Q2开关管的启闭是连续和平缓地交替进行的。由于Q1、Q2开关管受到所述第一辅助电路S041和所述第二辅助电路S042的深度影响，若某个原因导致整流二极管输入端有一个脉冲，这个脉冲在经过整流滤波电路后输出了较高的直流电，同时这个脉冲会经过所述第一辅助电路S041和所述第二辅助电路S042的处理，处理后的输出会加大Q1、Q2开关管的导通角，导致Q1、Q2开关管向隔离端的主滤波网络输出更多的直流电，从而将脉冲的能量吸收、转换成直流电。

并且由于所述第一辅助电路S041上的C3、C4组成的所述移相电路，R1、C5组成的时间常数电路，Q1、Q2开关管的导通角是不一致的，使得主电源端和隔离电源端在Q1、Q2开关管的两端是浮动的。通过以上的综合作用，从而使得隔离电源端获得更好的隔离电源效果，免受来自交流市电输入端的各种干扰和各种高低频脉冲的冲击。

如图5、图6所示，图5为电源端输入的波形图，图6为本发明隔离端输出的波形图，对比两图可见本发明在对市电进行隔离处理后，取得抗干扰效果更好。需要指出的是本发明在宽频带内依然能够取得很好的隔离效果。

综上所述，本发明通过将所述控制单元S04、所述滤波单元S02、所述隔离单元S05、所述第一直流单元S06、所述第二直流滤波单元S07以及其他通过巧妙的结构、方法连接在一起并进行控制输出，实现了将主电源母线输入端与整流后的用电输出端进行隔离，并且等效于物理隔离，进而使得用电端能够取得很好的隔离电源效果，降低来自交流市电输入端的各种干扰和各种高低频脉冲的冲击。以上极大地提高了本发明的实用价值。

以上所述的实施例仅表达了本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对发明专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。