CN117748926A - 一种3000w的工业电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种3000w的工业电源，包括与电网连接的功率因数校正模块、移相全桥控制模块、驱动隔离模块、PWM输出模块和控制模块，功率因数校正模块的电源输出端与移相全桥控制模块的电源输入端连接，移相全桥控制模块的电源输出端与驱动隔离模块的电源输入端连接，驱动隔离模块的电源输出端输出电源至负载进行供电，控制模块的信号输出端与PWM输出模块的信号输入端连接，PWM输出模块的信号输出端与驱动隔离模块的信号输入端连接；本申请通过功率因数校正模块通过优化输入电源波形，提高功率因数；移相全桥控制模块通过精确的相位控制，提高电源输出的稳定性和效率；驱动隔离模块实现了电气隔离，有效降低触电和电击风险，提升了系统的安全性。

Description

一种3000w的工业电源

技术领域

本申请涉及驱动电源电路领域，尤其是涉及一种3000w的工业电源。

背景技术

传统处理生活垃圾的设备中经常需要配备大功率且需高压驱动的驱动电源，以输出高压脉冲，为该设备进行供电，从而输出正极高压以打散垃圾焚烧后的灰尘，但是大功率且需高压驱动的驱动电源的稳定性和安全性较低，例如驱动电源的快速电压和电流变化，以及高频开关操作，都会引起电磁干扰，而且使用高压电源时，存在电击和触电风险，进而使系统的稳定性和安全性降低。

发明内容

为了解决大功率且需高压驱动的驱动电源的稳定性和安全性较低的问题，本申请提供一种3000w的工业电源。

本申请提供的一种3000w的工业电源采用如下的技术方案：

一种3000w的工业电源，所述工业电源包括与电网连接的功率因数校正模块、移相全桥控制模块、驱动隔离模块、PWM输出模块和控制模块，所述功率因数校正模块的电源输出端与所述移相全桥控制模块的电源输入端连接，所述移相全桥控制模块的电源输出端与所述驱动隔离模块的电源输入端连接，所述驱动隔离模块的电源输出端输出电源至负载进行供电，所述控制模块的信号输出端与所述PWM输出模块的信号输入端连接，所述PWM输出模块的信号输出端与所述驱动隔离模块的信号输入端连接。

通过采用上述技术方案，功率因数校正模块通过优化输入电源波形，提高功率因数，减小对电网的干扰；移相全桥控制模块通过精确的相位控制，优化DC to DC转换，提高电源输出的稳定性和效率；驱动隔离模块实现了电气隔离，有效降低触电和电击风险，提升了系统的安全性；PWM输出模块通过精密的脉冲宽度调制，确保对负载的精准供电，从而提高系统的稳定性；控制模块通过协调各模块的工作，实现整体系统的高效、稳定运行；这些电路模块之间的连接有机地协同，解决了高压驱动电源系统面临的电磁干扰、电源波动和安全性低等问题，以提高本申请的稳定性和安全性。

优选的，所述功率因数校正模块包括与电网连接的整流单元和交错式PFC单元，所述整流单元的电源输出端为所述功率因数校正模块的正极输出端，所述交错式PFC单元包括交错式PFC通信芯片U900、第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、MOS管Q1和MOS管Q3，所述交错式PFC通信芯片U900的电源输入端用于连接交流电，所述交错式PFC通信芯片U900的第一信号输出端与所述第一驱动芯片U1的信号输入端连接，所述第一驱动芯片U1的信号输出端与所述MOS管Q1的控制端连接，所述整流单元的电源输出端与所述MOS管Q1的第一导通端连接，所述MOS管Q1的第二导通端为所述功率因数校正模块的负极输出端，所述第二驱动芯片U2的信号输出端与所述MOS管Q3的控制端连接，所述整流单元的电源输出端与所述MOS管Q3的第一导通端连接，所述MOS管Q3的第二导通端悬空。

通过采用上述技术方案，这样的设计在整个功率因数校正模块中有效地降低了谐波失真，提高了电能利用效率，减小了对电网的污染，从而达到提升系统功率因数、降低电磁干扰的技术效果；整个电路结构的协同作用，有助于提高高压驱动电源系统的稳定性和安全性。

优选的，所述移相全桥控制模块包括PWM控制单元、升压元件T5、全桥变换单元和移相单元，所述PWM控制单元的信号输出端与所述全桥变换单元的信号输入端连接，所述功率因数校正模块的电源输出端与所述升压元件T5的初级绕组的第一端连接，所述升压元件T5的初级绕组的第二端接地，所述升压元件T5的次级绕组的电源输出端与所述移相单元的电源输入端连接，所述移相单元的电源输出端输出电源进行供电。

通过采用上述技术方案，实现了对电源输出的高效控制和调节，有助于解决大功率且需要高压驱动的电源系统中出现的电压不稳定和波动的问题，提升了系统的稳定性和可靠性。

优选的，所述移相单元连接有信号正常反馈单元，所述信号正常反馈单元的电源信号输入端与所述移相单元的电源输出端连接，所述信号正常反馈单元的电源信号输出单元与所述PWM控制单元的反馈信号端口连接。

通过采用上述技术方案，实现了对电源输出的实时监测，并将监测到的信息通过反馈信号端口传递给PWM控制单元；这样的实时反馈机制有助于在电源输出出现异常情况时及时调整PWM控制单元的输出信号，从而迅速稳定电源输出。

优选的，所述驱动隔离模块包括MOS管QG1、MOS管QG2、MOS管QG3和MOS管QG4，所述MOS管QG1的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第一电源输出端连接，所述MOS管QG2的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第二电源输出端连接，所述MOS管QG1的第二导通端与所述MOS管QG2的第二导通端的公共节点为所述驱动隔离模块的第一电源输出端，所述MOS管QG3的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第一电源输出端连接，所述MOS管QG4的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第二电源输出端连接，所述MOS管QG3的第二导通端与所述MOS管QG4的第二导通端的公共节点为所述驱动隔离模块的第二电源输出端，PWM输出模块用于控制所述MOS管QG1、所述MOS管QG2、所述MOS管QG3和所述MOS管QG4的通断状态。

通过采用上述技术方案，MOS管QG1和MOS管QG2以及MOS管QG3和MOS管QG4通过共用导通端的方式，有效地隔离了第一电源输出端和第二电源输出端；PWM输出模块控制着这些MOS管的通断状态，从而实现对隔离模块的输出信号进行精确控制。

优选的，所述PWM输出模块包括PWM输出芯片US01和PWM输出芯片US02，所述PWM输出芯片US01的第一信号输出端与所述MOS管QG1的控制端连接，所述PWM输出芯片US01的第二信号输出端与所述MOS管QG2的控制端连接，所述PWM输出芯片US02的第一信号输出端与所述MOS管QG3的控制端连接，所述PWM输出芯片US02的第二信号输出端与所述MOS管QG4的控制端连接，所述控制模块的第一PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US01的第一PWM信号输入端连接，所述控制模块的第二PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US01的第二PWM信号输入端连接，所述控制模块的第三PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US02的第一PWM信号输入端连接，所述控制模块的第四PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US02的第二PWM信号输入端连接。

通过采用上述技术方案，这种设计有效地实现了对MOS管的精确控制，确保了电源输出的稳定性和准确性；通过合理的信号分配和控制逻辑，整个PWM输出模块有助于优化电源系统的性能，提高其稳定性和可靠性，为大功率且需要高压驱动的电源系统提供了高效的输出管理和控制手段。

优选的，所述工业电源还包括电源管理模块，所述电源管理模块包括第一电源控制芯片U5、MOS管Q10、第一变压元件T3、第一光耦、主电源控制单元、和备用电源控制单元，所述第一变压元件T3的第一初级绕组的第一端与所述功率因数校正模块的电源输出端连接，所述第一变压元件T3的第一初级绕组的第二端与所述MOS管Q10的第一导通端连接，所述MOS管Q10的第二导通端接地，所述MOS管Q10的控制端与所述第一电源控制芯片U5的信号输出端连接，所述第一电源控制芯片U5的反馈端与地之间接有所述第一光耦的三极管U4A，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述第一光耦的发光二极管U4B的正极端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第二端与所述第一光耦的发光二极管U4B的负极端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述主电源控制单元的电源输入端连接，以使主电源控制单元输出主电源进行供电，所述第一电源控制芯片U5的电源输入端与电网连接，所述第一电源控制芯片U5的电源输出端与所述第一变压元件T3的第二初级绕组的第一端连接，所述第一变压元件T3的第二初级绕组的第二端接地，第一变压元件T3的第二次级绕组的电源输出端与所述备用电源控制单元的电源输入端连接，以使备用电源控制单元输出备用电源进行供电。

通过采用上述技术方案，实现了对电源的高效管理和备用电源切换；第一变压元件T3的配置和连接方式使得电源管理模块能够有效地从电网获取电源，通过主电源控制单元输出主电源，同时备用电源控制单元通过第一变压元件T3的第二次级绕组实现备用电源的输出；第一电源控制芯片U5负责对电源进行智能控制，实现对主备电源的有效切换；同时，通过光耦件U4A和U4B实现了电源控制芯片U5的反馈，从而实现对电源输出状态的实时监测；这一设计有助于提高电源系统的稳定性、可靠性和可控性，确保了在主电源故障等情况下能够迅速切换到备用电源，从而确保电源输出的连续和可靠。

优选的，所述主电源控制单元包括稳压芯片US03和第二变压元件，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述稳压芯片US03的电源输入端连接，所述稳压芯片US03的电源输出端与所述第二变压元件的初级绕组T6A连接，所述第二变压元件的第一次级绕组T6B的电源输出端与所述PWM输出芯片US01的电源输入端连接，所述第二变压元件的第二次级绕组T6C的电源输出端与所述PWM输出芯片US02的电源输入端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端连接有用于输出不同电源电压的辅助电源单元。

通过采用上述技术方案，实现了对电源输出的多电压调控，通过辅助电源单元进一步优化电源的可靠性和稳定性；整个主电源控制单元的结构和连接方式有助于提高电源系统的性能，确保其在不同工作条件下能够提供稳定、可靠的电源输出。

优选的，所述工业电源还包括RS485通讯模块，所述RS485通讯模块包括第二光耦、第三光耦、第四光耦和RS485通信芯片US1，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第二光耦的发光二极管OT12AA的正极端连接，所述第二光耦的发光二极管OT12AA的负极端接地，且与所述控制模块的第一电压信号数据端口连接，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第三光耦的发光二极管OT6AA的正极端连接，所述第三光耦的发光二极管OT6AA的负极端接地，且与所述控制模块的第二电压信号数据端口连接，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第四光耦的三极管OT9AB的第一导通端连接，所述第四光耦的三极管OT9AB的第二导通端接地，所述第四光耦的三极管OT9AB的第一导通端与所述控制模块的第三电压信号数据端口连接，所述备用电源控制单元的电源输出端与所述第二光耦的三极管OT12AB的第一导通端连接，所述第二光耦的三极管OT12AB的第二导通端与所述第三光耦的三极管OT6AB的第一导通端连接，且与所述RS485通信芯片US1的第一电压信号数据端口连接，所述第三光耦的三极管OT6AB的第二导通端与所述RS485通信芯片US1的第二电压信号数据端口连接，所述备用电源控制单元的电源输出端与所述第四光耦的发光二极管OT9AA的正极端连接，所述第四光耦的发光二极管OT9AA的负极端与所述RS485通信芯片US1的第三电压信号数据端口连接，所述RS485通信芯片US1的电压信号输出端用于传输电压差数据。

通过采用上述技术方案，实现备用电源的状态和电源输出信息的监测和传输；通过这种设计，实现了电源系统的状态监测和实时数据传输，有助于实现对电源系统的远程监控和管理；这对于大功率且需要高压驱动的电源系统来说，能够提供更灵活、高效的远程监测手段，确保电源系统的稳定性和可靠性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.移相全桥技术通过精确控制全桥变换器的工作相位，有效降低了电源系统中的谐波失真和电流谐波，提高了功率因数和系统的效率。通过调整输出相位，使电源输出能够更好地适应负载需求，增强了系统的稳定性和响应性。整体而言，移相全桥控制电路有助于提升电源系统的性能表现，减少能量损耗，进而实现更可靠和高效的电源供应；

2.通过功率因数校正模块采用交错式PFC技术，有效减少了电源系统中的谐波内容，降低了电流谐波，使电源输出更加清晰且符合标准的电流波形，有助于提高电源系统的功率因数。这有助于减少电网污染，符合电能质量要求，提高了电源系统的效率和可靠性。因此，交错式PFC控制电路有助于提升功率因数、减少谐波失真，从而优化电源系统的性能；

3.通过采用MOS管QG1、MOS管QG2、MOS管QG3和MOS管QG4的结构，并通过PWM输出模块对其进行精确的控制，实现了对输出信号的隔离和驱动。这样的设计有效地在电源输出和负载之间建立了可靠的电气隔离，防止潜在的电气干扰，提高了系统的安全性。通过PWM输出模块的精准控制，还能确保输出信号的稳定性和准确性，从而提高了电源系统的可靠性。

附图说明

图1是本申请实施例中一种3000w的工业电源的电路结构框图。

图2是本申请实施例中功率因数校正模块的整流单元的部分电路结构示意图。

图3是本申请实施例中功率因数校正模块的交错式PFC单元的部分电路结构示意图一。

图4是本申请实施例中功率因数校正模块的交错式PFC单元的部分电路结构示意图二。

图5是本申请实施例中移相全桥控制模块的部分电路结构示意图。

图6是本申请实施例中信号正常反馈单元的部分电路结构示意图一。

图7是本申请实施例中信号正常反馈单元的部分电路结构示意图二。

图8是本申请实施例中电源管理模块的部分电路结构示意图。

图9是本申请实施例中主电源控制单元的部分电路结构示意图。

图10是本申请实施例中RS485通讯模块与主电源控制单元连接的部分电路结构示意图。

图11是本申请实施例中RS485通讯模块与备用电源控制单元连接的部分电路结构示意图一。

图12是本申请实施例中RS485通讯模块与备用电源控制单元连接的部分电路结构示意图二。

图13是本申请实施例中控制模块的部分电路结构示意图。

图14是本申请实施例中PWM输出模块的PWM输出芯片US01的部分电路结构示意图。

图15是本申请实施例中PWM输出模块的PWM输出芯片US02的部分电路结构示意图。

图16是本申请实施例中驱动隔离模块的部分电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-16对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种3000w的工业电源，参照图1，所述工业电源包括与电网连接的功率因数校正模块、移相全桥控制模块、驱动隔离模块、PWM输出模块和控制模块，所述功率因数校正模块的电源输出端与所述移相全桥控制模块的电源输入端连接，所述移相全桥控制模块的电源输出端与所述驱动隔离模块的电源输入端连接，所述驱动隔离模块的电源输出端输出电源至负载进行供电，所述控制模块的信号输出端与所述PWM输出模块的信号输入端连接，所述PWM输出模块的信号输出端与所述驱动隔离模块的信号输入端连接。

本申请通过功率因数校正模块通过优化输入电源波形，提高功率因数，减小对电网的干扰；移相全桥控制模块通过精确的相位控制，优化DC to DC转换，提高电源输出的稳定性和效率；驱动隔离模块实现了电气隔离，有效降低触电和电击风险，提升了系统的安全性；PWM输出模块通过精密的脉冲宽度调制，确保对负载的精准供电，从而提高系统的稳定性；控制模块通过协调各模块的工作，实现整体系统的高效、稳定运行；这些电路模块之间的连接有机地协同，解决了高压驱动电源系统面临的电磁干扰、电源波动和安全性低等问题，以提高本申请的稳定性和安全性。

进一步的，参照图2-4，所述功率因数校正模块包括与电网连接的整流单元和交错式PFC单元，所述整流单元的电源输出端为所述功率因数校正模块的正极输出端，所述交错式PFC单元包括交错式PFC通信芯片U900、第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、MOS管Q1和MOS管Q3，所述交错式PFC通信芯片U900的电源输入端用于连接交流电，所述交错式PFC通信芯片U900的第一信号输出端与所述第一驱动芯片U1的信号输入端连接，所述第一驱动芯片U1的信号输出端与所述MOS管Q1的控制端连接，所述整流单元的电源输出端与所述MOS管Q1的第一导通端连接，所述MOS管Q1的第二导通端为所述功率因数校正模块的负极输出端，所述第二驱动芯片U2的信号输出端与所述MOS管Q3的控制端连接，所述整流单元的电源输出端与所述MOS管Q3的第一导通端连接，所述MOS管Q3的第二导通端悬空。

本申请通过交错式PFC通信芯片U900的型号为UCC28070,通过接收来自交流电源的输入信号，执行相应的控制算法以实现功率因数校正，型号为UCC27324D的第一驱动芯片U1接收来自U900的信号，并通过其信号输出端控制MOS管Q1，类似于U1和Q1，第二驱动芯片U2通过其信号输出端控制MOS管Q3，进而控制MOS管Q1和MOS管Q3的通断动作，这样的配置允许MOS管Q1和MOS管Q3在不同的时间点导通，以形成一种交错的导通模式。这有助于平滑输出电流波形，提高功率因数，减小谐波，并降低输入电流的峰值。整个过程有助于使功率因数接近1，以满足功率因数校正的要求；

这样的设计在整个功率因数校正模块中有效地降低了谐波失真，提高了电能利用效率，减小了对电网的污染，从而达到提升系统功率因数、降低电磁干扰的技术效果；整个电路结构的协同作用，有助于提高高压驱动电源系统的稳定性和安全性。

更进一步的，参照图4，所述交错式PFC通信芯片U900的SS引脚连接有MOS管Q900的漏极，MOS管Q900的源极接地，MOS管Q900的栅极与比较器U901的输出端连接，比较器U901的同相输入端接地，比较器U901的反相输入端与电网连接，以给交错式PFC通信芯片U900提供软启动功能，进而防止开关电源在启动瞬间产生过大的电流和压力，有助于提高系统的稳定性

进一步的，参照图5，所述移相全桥控制模块包括PWM控制单元、升压元件T5、全桥变换单元和移相单元，所述PWM控制单元的信号输出端与所述全桥变换单元的信号输入端连接，所述功率因数校正模块的电源输出端与所述升压元件T5的初级绕组的第一端连接，所述升压元件T5的初级绕组的第二端接地，所述升压元件T5的次级绕组的电源输出端与所述移相单元的电源输入端连接，所述移相单元的电源输出端输出电源进行供电。

本申请中，PWM控制单元负责产生精确的控制信号，通过与全桥变换单元连接，使得电源的输出经过全桥变换，能够在电源输出端实现精确的电压调节；升压元件T5在其中起到升压作用，使得电源能够达到需要的高压输出；移相单元则通过调整相位关系，协调各个模块的工作，提高了系统的整体效率和稳定性；这种设计实现了对电源输出的高效控制和调节，有助于解决大功率且需要高压驱动的电源系统中出现的电压不稳定和波动的问题，提升了系统的稳定性和可靠性；

具体的，PWM控制单元包括PWM控制芯片U200，其型号是UCC28950，其两个输出端分别连接一个型号为UCC21520的驱动器，以控制全桥变换单元拓扑结构中的各个MOSFET开关，进而产生所需的输出波形，在经过升压元件T5的提升到一个更高的电压水平之后，移相单元包括使用电感、电容或其他相位移动元件调整输出信号的相位。

进一步的，参照图6-7，所述移相单元连接有信号正常反馈单元，所述信号正常反馈单元的电源信号输入端与所述移相单元的电源输出端连接，所述信号正常反馈单元的电源信号输出单元与所述PWM控制单元的反馈信号端口连接。

本申请通过在移相单元中引入信号正常反馈单元，成功地建立了对电源输出信号的监测与反馈机制；该设计通过连接信号正常反馈单元，实现了对电源输出的实时监测，并将监测到的信息通过反馈信号端口传递给PWM控制单元；这样的实时反馈机制有助于在电源输出出现异常情况时及时调整PWM控制单元的输出信号，从而迅速稳定电源输出。

进一步的，参照图16，所述驱动隔离模块包括MOS管QG1、MOS管QG2、MOS管QG3和MOS管QG4，所述MOS管QG1的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第一电源输出端连接，所述MOS管QG2的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第二电源输出端连接，所述MOS管QG1的第二导通端与所述MOS管QG2的第二导通端的公共节点为所述驱动隔离模块的第一电源输出端，所述MOS管QG3的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第一电源输出端连接，所述MOS管QG4的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第二电源输出端连接，所述MOS管QG3的第二导通端与所述MOS管QG4的第二导通端的公共节点为所述驱动隔离模块的第二电源输出端，PWM输出模块用于控制所述MOS管QG1、所述MOS管QG2、所述MOS管QG3和所述MOS管QG4的通断状态。

本申请通过MOS管QG1和MOS管QG2以及MOS管QG3和MOS管QG4通过共用导通端的方式，有效地隔离了第一电源输出端和第二电源输出端；PWM输出模块控制着这些MOS管的通断状态，从而实现对隔离模块的输出信号进行精确控制。

进一步的，参照图14-15，所述PWM输出模块包括PWM输出芯片US01和PWM输出芯片US02，所述PWM输出芯片US01的第一信号输出端与所述MOS管QG1的控制端连接，所述PWM输出芯片US01的第二信号输出端与所述MOS管QG2的控制端连接，所述PWM输出芯片US02的第一信号输出端与所述MOS管QG3的控制端连接，所述PWM输出芯片US02的第二信号输出端与所述MOS管QG4的控制端连接，所述控制模块的第一PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US01的第一PWM信号输入端连接，所述控制模块的第二PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US01的第二PWM信号输入端连接，所述控制模块的第三PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US02的第一PWM信号输入端连接，所述控制模块的第四PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US02的第二PWM信号输入端连接。

本申请通过PWM输出模块可以根据控制模块提供的PWM信号，精确地控制四个MOS管的导通和截止，从而实现对电路的精密调节和控制，而I2VG1&I2VG3，是+/-400VDC脉冲输出电路接负载；P1&P2N为同一组，P2&P1N为一组，同时在两组之间加入交错式的脉冲信号，并且留有死区时间，防止QG1&QG2;QG3&GQ4同时导通导致炸管的发生，四个开关管的驱动隔离电路 防止前级短路，这种设计有效地实现了对MOS管的精确控制，确保了电源输出的稳定性和准确性；通过合理的信号分配和控制逻辑，整个PWM输出模块有助于优化电源系统的性能，提高其稳定性和可靠性，为大功率且需要高压驱动的电源系统提供了高效的输出管理和控制手段。

进一步的，参照图8-9，所述工业电源还包括电源管理模块，所述电源管理模块包括第一电源控制芯片U5、MOS管Q10、第一变压元件T3、第一光耦、主电源控制单元、和备用电源控制单元，所述第一变压元件T3的第一初级绕组的第一端与所述功率因数校正模块的电源输出端连接，所述第一变压元件T3的第一初级绕组的第二端与所述MOS管Q10的第一导通端连接，所述MOS管Q10的第二导通端接地，所述MOS管Q10的控制端与所述第一电源控制芯片U5的信号输出端连接，所述第一电源控制芯片U5的反馈端与地之间接有所述第一光耦的三极管U4A，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述第一光耦的发光二极管U4B的正极端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第二端与所述第一光耦的发光二极管U4B的负极端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述主电源控制单元的电源输入端连接，以使主电源控制单元输出主电源进行供电，所述第一电源控制芯片U5的电源输入端与电网连接，所述第一电源控制芯片U5的电源输出端与所述第一变压元件T3的第二初级绕组的第一端连接，所述第一变压元件T3的第二初级绕组的第二端接地，第一变压元件T3的第二次级绕组的电源输出端与所述备用电源控制单元的电源输入端连接，以使备用电源控制单元输出备用电源进行供电。

本申请通过第一变压元件T3的变压产生一个主电源进行供电，当主电源正常进行供电时，第一光耦的发光二极管U4B发光，以使第一光耦的三极管U4A导通，相当于给一个反馈信号给第一电源控制芯片U5做出一定的反馈信号，第一电源控制芯片U5为AC/DC电源控制IC，型号为FA8A00N，第一电源控制芯片U5通过产生PWM信号，将其输出到MOSFET的栅极。通过调整PWM信号的占空比，可以控制MOSFET的导通时间和关断时间，从而控制电源输出的电压和电流，而且第一电源控制芯片U5输出电源电压至第一变压元件T3的第二初级绕组，经过变压后，进而输出备用电源，以实现驱动电源的不间断供电；

进而实现了对电源的高效管理和备用电源切换；第一变压元件T3的配置和连接方式使得电源管理模块能够有效地从电网获取电源，通过主电源控制单元输出主电源，同时备用电源控制单元通过第一变压元件T3的第二次级绕组实现备用电源的输出；第一电源控制芯片U5负责对电源进行智能控制，实现对主备电源的有效切换；同时，通过光耦件U4A和U4B实现了电源控制芯片U5的反馈，从而实现对电源输出状态的实时监测；这一设计有助于提高电源系统的稳定性、可靠性和可控性，确保了在主电源故障等情况下能够迅速切换到备用电源，从而确保电源输出的连续和可靠；

进一步的，参照图9，所述主电源控制单元包括稳压芯片US03和第二变压元件，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述稳压芯片US03的电源输入端连接，所述稳压芯片US03的电源输出端与所述第二变压元件的初级绕组T6A连接，所述第二变压元件的第一次级绕组T6B的电源输出端与所述PWM输出芯片US01的电源输入端连接，所述第二变压元件的第二次级绕组T6C的电源输出端与所述PWM输出芯片US02的电源输入端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端连接有用于输出不同电源电压的辅助电源单元。

本申请通过稳压芯片US03进行稳压后，经过一定的变压后输出满足PWM输出芯片US01和US02的12V电源电压，同时也通过辅助电源单元输出3.3V、5V或者12V的电源电压，以满足不同芯片的供电需求，

实现了对电源输出的多电压调控，通过辅助电源单元进一步优化电源的可靠性和稳定性；整个主电源控制单元的结构和连接方式有助于提高电源系统的性能，确保其在不同工作条件下能够提供稳定、可靠的电源输出。

进一步的，参照图10-12，所述工业电源还包括RS485通讯模块，所述RS485通讯模块包括第二光耦、第三光耦、第四光耦和RS485通信芯片US1，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第二光耦的发光二极管OT12AA的正极端连接，所述第二光耦的发光二极管OT12AA的负极端接地，且与所述控制模块的第一电压信号数据端口连接，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第三光耦的发光二极管OT6AA的正极端连接，所述第三光耦的发光二极管OT6AA的负极端接地，且与所述控制模块的第二电压信号数据端口连接，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第四光耦的三极管OT9AB的第一导通端连接，所述第四光耦的三极管OT9AB的第二导通端接地，所述第四光耦的三极管OT9AB的第一导通端与所述控制模块的第三电压信号数据端口连接，所述备用电源控制单元的电源输出端与所述第二光耦的三极管OT12AB的第一导通端连接，所述第二光耦的三极管OT12AB的第二导通端与所述第三光耦的三极管OT6AB的第一导通端连接，且与所述RS485通信芯片US1的第一电压信号数据端口连接，所述第三光耦的三极管OT6AB的第二导通端与所述RS485通信芯片US1的第二电压信号数据端口连接，所述备用电源控制单元的电源输出端与所述第四光耦的发光二极管OT9AA的正极端连接，所述第四光耦的发光二极管OT9AA的负极端与所述RS485通信芯片US1的第三电压信号数据端口连接，所述RS485通信芯片US1的电压信号输出端用于传输电压差数据。

本申请中，当主电源正常供电时，OT6AA和OT12AA正常发光，以使OT6AB和OT12AB正常导通，备用电源还未启动，所以OT9AB还未导通，控制模块收到的是主电源正常供电的485信号，但是当主电源处于异常状态时，第一光耦的发光二极管U4B不再发光，而第一电源控制芯片U5发出信号使备用电源辅助主电源进行供电，这时OT9AA发光，以使OT9AB导通，控制模块收到的是备用电源启动的485信号，确保电源2台同时使用互相备份、报警、不间断供电，实现备用电源的状态和电源输出信息的监测和传输；通过这种设计，实现了电源系统的状态监测和实时数据传输，有助于实现对电源系统的远程监控和管理；这对于大功率且需要高压驱动的电源系统来说，能够提供更灵活、高效的远程监测手段，确保电源系统的稳定性和可靠性。

更进一步的，参照图13，控制模块还连接有温度控制模块和地址码模块，通过与温度控制模块和地址码模块的连接，该智能电源装置在提高功率、效率和电能输出稳定性的同时，实现了更加智能化的控制。温度控制模块监测系统工作温度，通过控制机制调整电源运行参数，确保在各种工作环境下都能保持适宜的温度范围，提升系统的可靠性和寿命。地址码模块则为多电源系统提供了个体标识，通过地址码的设定，实现了电源的互锁、备份和报警功能，使得两台电源之间能够实现无缝切换和相互通信，确保系统在任何条件下都能够持续稳定地提供电源输出。整合了这些模块，该智能电源装置在高效、可靠、智能的基础上实现了多方面的技术效果。

本申请实施例一种3000w的工业电源的实施原理为：

本申请是一个标准3KW，输入100-264Vac,输出：400VDC、7.5A的AC TO DC电路图，PFC部分使用了交错式PFC技术，DC TO DC 使用了移相全桥技术，确保功率、效率做到最佳，再通过DC TO DC脉冲发生器电路， 互锁、RS485电路，确保电源2台同时使用互相备份、报警、不间断供电的一种智能装置；

该3KW AC TO DC电源装置采用了交错式PFC技术，通过交错控制单元实现输入电流的有效整流，优化功率因数。DC TO DC部分采用了移相全桥技术，通过调整相位实现开关器件的合理控制，以提高效率和功率转换性能。脉冲发生器电路进一步优化输出波形。系统设计了互锁、RS485通信模块，使得两台电源可以相互备份，实现报警功能，确保系统在运行中的高可靠性和稳定性，从而提供不间断的电源供应。整体而言，这种智能装置综合了先进的电源技术和智能控制手段，确保了电能的高效、稳定和可靠输出。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3000w的工业电源，其特征在于，所述工业电源包括与电网连接的功率因数校正模块、移相全桥控制模块、驱动隔离模块、PWM输出模块和控制模块，所述功率因数校正模块的电源输出端与所述移相全桥控制模块的电源输入端连接，所述移相全桥控制模块的电源输出端与所述驱动隔离模块的电源输入端连接，所述驱动隔离模块的电源输出端输出电源至负载进行供电，所述控制模块的信号输出端与所述PWM输出模块的信号输入端连接，所述PWM输出模块的信号输出端与所述驱动隔离模块的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述功率因数校正模块包括与电网连接的整流单元和交错式PFC单元，所述整流单元的电源输出端为所述功率因数校正模块的正极输出端，所述交错式PFC单元包括交错式PFC通信芯片U900、第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、MOS管Q1和MOS管Q3，所述交错式PFC通信芯片U900的电源输入端用于连接交流电，所述交错式PFC通信芯片U900的第一信号输出端与所述第一驱动芯片U1的信号输入端连接，所述第一驱动芯片U1的信号输出端与所述MOS管Q1的控制端连接，所述整流单元的电源输出端与所述MOS管Q1的第一导通端连接，所述MOS管Q1的第二导通端为所述功率因数校正模块的负极输出端，所述第二驱动芯片U2的信号输出端与所述MOS管Q3的控制端连接，所述整流单元的电源输出端与所述MOS管Q3的第一导通端连接，所述MOS管Q3的第二导通端悬空。

3.根据权利要求1所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述移相全桥控制模块包括PWM控制单元、升压元件T5、全桥变换单元和移相单元，所述PWM控制单元的信号输出端与所述全桥变换单元的信号输入端连接，所述功率因数校正模块的电源输出端与所述升压元件T5的初级绕组的第一端连接，所述升压元件T5的初级绕组的第二端接地，所述升压元件T5的次级绕组的电源输出端与所述移相单元的电源输入端连接，所述移相单元的电源输出端输出电源进行供电。

4.根据权利要求3所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述移相单元连接有信号正常反馈单元，所述信号正常反馈单元的电源信号输入端与所述移相单元的电源输出端连接，所述信号正常反馈单元的电源信号输出单元与所述PWM控制单元的反馈信号端口连接。

5.根据权利要求1所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述驱动隔离模块包括MOS管QG1、MOS管QG2、MOS管QG3和MOS管QG4，所述MOS管QG1的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第一电源输出端连接，所述MOS管QG2的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第二电源输出端连接，所述MOS管QG1的第二导通端与所述MOS管QG2的第二导通端的公共节点为所述驱动隔离模块的第一电源输出端，所述MOS管QG3的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第一电源输出端连接，所述MOS管QG4的第一导通端与所述移相全桥控制模块的第二电源输出端连接，所述MOS管QG3的第二导通端与所述MOS管QG4的第二导通端的公共节点为所述驱动隔离模块的第二电源输出端，PWM输出模块用于控制所述MOS管QG1、所述MOS管QG2、所述MOS管QG3和所述MOS管QG4的通断状态。

6.根据权利要求5所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述PWM输出模块包括PWM输出芯片US01和PWM输出芯片US02，所述PWM输出芯片US01的第一信号输出端与所述MOS管QG1的控制端连接，所述PWM输出芯片US01的第二信号输出端与所述MOS管QG2的控制端连接，所述PWM输出芯片US02的第一信号输出端与所述MOS管QG3的控制端连接，所述PWM输出芯片US02的第二信号输出端与所述MOS管QG4的控制端连接，所述控制模块的第一PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US01的第一PWM信号输入端连接，所述控制模块的第二PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US01的第二PWM信号输入端连接，所述控制模块的第三PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US02的第一PWM信号输入端连接，所述控制模块的第四PWM信号输出端与所述PWM输出芯片US02的第二PWM信号输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述工业电源还包括电源管理模块，所述电源管理模块包括第一电源控制芯片U5、MOS管Q10、第一变压元件T3、第一光耦、主电源控制单元、和备用电源控制单元，所述第一变压元件T3的第一初级绕组的第一端与所述功率因数校正模块的电源输出端连接，所述第一变压元件T3的第一初级绕组的第二端与所述MOS管Q10的第一导通端连接，所述MOS管Q10的第二导通端接地，所述MOS管Q10的控制端与所述第一电源控制芯片U5的信号输出端连接，所述第一电源控制芯片U5的反馈端与地之间接有所述第一光耦的三极管U4A，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述第一光耦的发光二极管U4B的正极端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第二端与所述第一光耦的发光二极管U4B的负极端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述主电源控制单元的电源输入端连接，以使主电源控制单元输出主电源进行供电，所述第一电源控制芯片U5的电源输入端与电网连接，所述第一电源控制芯片U5的电源输出端与所述第一变压元件T3的第二初级绕组的第一端连接，所述第一变压元件T3的第二初级绕组的第二端接地，第一变压元件T3的第二次级绕组的电源输出端与所述备用电源控制单元的电源输入端连接，以使备用电源控制单元输出备用电源进行供电。

8.根据权利要求7所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述主电源控制单元包括稳压芯片US03和第二变压元件，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端与所述稳压芯片US03的电源输入端连接，所述稳压芯片US03的电源输出端与所述第二变压元件的初级绕组T6A连接，所述第二变压元件的第一次级绕组T6B的电源输出端与所述PWM输出芯片US01的电源输入端连接，所述第二变压元件的第二次级绕组T6C的电源输出端与所述PWM输出芯片US02的电源输入端连接，所述第一变压元件T3的第一次级绕组的第一端连接有用于输出不同电源电压的辅助电源单元。

9.根据权利要求7所述的一种3000w的工业电源，其特征在于，所述工业电源还包括RS485通讯模块，所述RS485通讯模块包括第二光耦、第三光耦、第四光耦和RS485通信芯片US1，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第二光耦的发光二极管OT12AA的正极端连接，所述第二光耦的发光二极管OT12AA的负极端接地，且与所述控制模块的第一电压信号数据端口连接，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第三光耦的发光二极管OT6AA的正极端连接，所述第三光耦的发光二极管OT6AA的负极端接地，且与所述控制模块的第二电压信号数据端口连接，所述主电源控制单元的电源输出端与所述第四光耦的三极管OT9AB的第一导通端连接，所述第四光耦的三极管OT9AB的第二导通端接地，所述第四光耦的三极管OT9AB的第一导通端与所述控制模块的第三电压信号数据端口连接，所述备用电源控制单元的电源输出端与所述第二光耦的三极管OT12AB的第一导通端连接，所述第二光耦的三极管OT12AB的第二导通端与所述第三光耦的三极管OT6AB的第一导通端连接，且与所述RS485通信芯片US1的第一电压信号数据端口连接，所述第三光耦的三极管OT6AB的第二导通端与所述RS485通信芯片US1的第二电压信号数据端口连接，所述备用电源控制单元的电源输出端与所述第四光耦的发光二极管OT9AA的正极端连接，所述第四光耦的发光二极管OT9AA的负极端与所述RS485通信芯片US1的第三电压信号数据端口连接，所述RS485通信芯片US1的电压信号输出端用于传输电压差数据。