專利名稱：開關(guān)功率放大器功率輸出模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于力學(xué)環(huán)境試驗設(shè)備中的電動振動臺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電 動振動臺的一種開關(guān)功率放大器。這種開關(guān)功率放大器以一種新的功率輸出 模塊化設(shè)計為單元，通過并聯(lián)組合的方式來滿足輸出功率的要求，具有結(jié)構(gòu) 簡單，體積小，冷卻效果好，組合方便，使用靈活等特點。
背景技術(shù)：
電動振動臺是一種振動力學(xué)環(huán)境模擬試^i殳備，在國防、航天、航空、通 訊、電子、汽車、家電等行業(yè)中得到廣泛使用，其中，功率放大器是電動振 動臺的核心，其設(shè)計的優(yōu)劣直接影響電動振動臺的性能和功能。功率放大器的作用是將信號源提供的信號不失真的放大到足夠的電壓和 電流輸入到動圈，與勵磁線圏提供的恒定磁場相互作用產(chǎn)生振動。如今的電 動振動臺，尤其是大推力電動振動臺已摒棄了低效率的線性功率放大器，而 采用高效率的開關(guān)式功率放大器進行工作。開關(guān)功率放大器一般由驅(qū)動電路、 開關(guān)功率放大電路、保護電路、電源濾波電路、濾波還原電路、噪音抑制電 路、信號輸入/出接口、功率輸入/出接口以及散熱冷卻裝置組合而成，其中，驅(qū)動電路的作用是對信號源提供的交流信號進行電平匹配和功率放大；開關(guān) 功率放大電路是采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式對輸入波形調(diào)制，然后由 MOS管作為功率輸出元件組成的橋式電路輸出大功率的數(shù)字輸出信號；濾波 還原電路的作用是將大功率的數(shù)字輸出信號還原成模擬信號，并通過功率輸 入/出接口輸出到動圏。由于振動試驗中，開關(guān)功率放大器需要提供足夠大的 電壓和電流(可達4000A以上)輸出，而且橋式電路中的功率管開關(guān)頻率高， 使得需要的功率器件數(shù)量多，濾波線路體積以及重量都大幅增加，散熱問題 突出。以往開關(guān)功率放大器也采用模塊化設(shè)計，通過并聯(lián)組合的方式來滿足 輸出功率的要求，但存在的缺點是結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局不合理，體積大，散熱 效果差，嚴(yán)重影響了功率放大器的實際使用效果。因此如何改進現(xiàn)有模塊的 結(jié)構(gòu)設(shè)計，縮小體積，提高散熱效果，便成為本實用新型著重研究的問題。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種新的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其目的是要解決 現(xiàn)有功率輸出模塊由于結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局不合理所帶來的體積大以及散熱效果 差等問題。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是 一種開關(guān)功率放大器功 率輸出模塊，包括機箱、開關(guān)功率放大電路、濾波還原電路以及散熱冷卻裝 置，其中，開關(guān)功率放大電路主要由四組MOS功率開關(guān)管連接成橋式功率輸 出電路，每組MOS功率開關(guān)管并聯(lián)作為橋式功率輸出電路的一個橋臂，共計 四個橋臂，其創(chuàng)新在于(1) 、橋式功率輸出電路中的兩個橋臂共用一塊電路板，其中，兩個橋臂 的MOS功率開關(guān)管分別沿該電路板的兩側(cè)邊緣間隔排列，以此構(gòu)成第一電路 板，另兩個橋臂共用另一塊電路板，其中，這兩個橋臂的MOS功率開關(guān)管分 別沿該電路板的兩側(cè)邊緣間隔排列，以此構(gòu)成第二電路板； ，(2) 、散熱冷卻裝置由兩塊板翅式散熱器和兩個風(fēng)扇組成，其中，'每塊板 翅式散熱器由基板和散熱翅片組成，散熱翅片位于基板的一側(cè)，基板的另一 側(cè)作為導(dǎo)熱面；(3 )、兩塊板翅式散熱器以散熱翅片面對面形式相距平行布置構(gòu)成散熱器 對，第一電路板和第二電路板分別從散熱器對的兩側(cè)貼靠定位，其中，四個 橋臂的MOS功率開關(guān)管散熱面在散熱器對的四個角部緊貼導(dǎo)熱面；第一電路 板、第二電路板和兩塊板翅式散熱器圍成的空間作為散熱風(fēng)道，以此作為功 率輸出組件；(4)、機箱內(nèi)設(shè)有安裝槽道，功率輸出組件和濾波還原電路在該槽道內(nèi)的 長度方向上前、后固定設(shè)置，其中，功率輸出組件的散熱風(fēng)道與槽道的方向 一致，兩個風(fēng)扇一前一后分別^:置在槽道兩端部位，以此構(gòu)成強制風(fēng)冷結(jié)構(gòu)。 上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、 上述方案中，所述開關(guān)功率放大電路和濾波還原電路的結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有 技術(shù)。由于本方案的發(fā)明點不在于這些電路本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以這里不作 詳細介紹。2、 上述方案中，為了提高散熱效果，所述功率輸出組件設(shè)在槽道前部， 濾波還原電路設(shè)在槽道后部，槽道前部的風(fēng)扇設(shè)在功率輸出組件的散熱風(fēng)道 入口處。3、 上述方案中，所述功率輸出組件中的兩塊板翅式散熱器上下對稱設(shè)置 或左右對稱設(shè)置，對應(yīng)的第一電路板和第二電路板左右對稱設(shè)置或上下對稱 設(shè)置。4、 上述方案中，所述第一電路板和第二電路板上還可以分別設(shè)有保護電 路、驅(qū)動電路和電源濾波電路。具體保護電路、驅(qū)動電路和電源濾波電路均為現(xiàn)有技術(shù)。由于本方案的發(fā)明點不在于這些電路本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以這 里不作詳細介紹。5、 上述方案中，所述濾波還原電路中還可以設(shè)有噪音抑制電路。噪音抑 制電路的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)。由于本方案的發(fā)明點不在于該電路本身的結(jié)構(gòu)設(shè) 計，所以這里不作詳細介紹。6、 上述方案中，所述安裝槽道內(nèi)還設(shè)有中繼板，第一電路板和第二電路 板通過電纜與中繼板連接，中繼板上設(shè)有信號輸入/出接口與外部連接，槽道 后端i殳有功率輸入/出接口與外部連接。由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1、 本實用新型將橋式功率輸出電路中的各MOS功率開關(guān)管與電路極及散 熱器進行有效組合，并將該組合與濾波還原電路在機箱的安裝槽道內(nèi)合理布 置，從而構(gòu)成一種新的模塊化單元設(shè)計。采用這樣模塊化單元可以通過并聯(lián) 組合方式來滿足輸出功率的要求，因此組合方便，使用靈活，安裝容易，大 大增強了使用的便利性。2、 本實用新型在同樣輸出功率條件下與現(xiàn)有開關(guān)功率放大器功率才莫塊相 比，設(shè)計新穎，布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。3、 本實用新型配合功率輸出組件的風(fēng)道設(shè)計，在模塊安裝槽道的前后分 別設(shè)置了兩個風(fēng)扇進行強制風(fēng)冷，從而大大提高了冷卻效果，為了模塊的可 靠工作提供了良好的基礎(chǔ)。4、 本實用新型采用了低噪聲風(fēng)扇，因而噪聲小，作業(yè)環(huán)境好。5、 本實用新型在中繼板上安裝了功率放大器指示燈檢測系統(tǒng)狀態(tài)，提高 了系統(tǒng)的安全性能。


附圖1為開關(guān)功率放大器中橋式功率輸出電路原理圖；附圖2為實施例開關(guān)功率放大器功率輸出單元外形立體圖；附圖3為實施例開關(guān)功率放大器功率輸出模塊內(nèi)部構(gòu)造立體圖；附圖4為實施例功率輸出組件結(jié)構(gòu)立體圖；附圖5為實施例開關(guān)功率放大器功率輸出模塊背部平面圖；附圖6為實施例并聯(lián)應(yīng)用示意圖(一)；附圖7為實施例并聯(lián)應(yīng)用示意圖(二)；附圖8為實施例并聯(lián)應(yīng)用示意圖(三)。以上附圖中1、上蓋；2、機箱；3、中隔板；4、安裝槽道；5、功率輸出組件；6、濾波還原電路；7、快速熔斷器；8、接線端子；9、前置低噪音 風(fēng)扇；10、后置低噪音風(fēng)扇；11、中繼板；12、第一電路板；13、第二電路板； 14、第一散熱器；15、第二散熱器；16、導(dǎo)熱面；17、散熱翅片；18、基板； 19、 TMOS功率開關(guān)管；20、散熱風(fēng)道；21、通訊電纜；22、信號輸入/出接 cr 。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述 實施例 一種開關(guān)功率放大器功率輸出模塊圖2為本實施例關(guān)功率放大器功率輸出單元外形立體圖，該單元中設(shè)有兩 個相同結(jié)構(gòu)的功率輸出模塊。圖3為打開圖2功率輸出單元上蓋1所示的內(nèi)部構(gòu)造立體圖。從圖3中可 以看出， 一個功率輸出單元由機箱2、上蓋l和兩個功率輸出模塊組成。機箱 2由中隔板3分割成左右兩個安裝槽道4，每個安裝槽道4內(nèi)安置一個功率輸 出模塊。所述功率輸出模塊由一個功率輸出組件5、濾波還原電路6、快速熔斷器7、 前置低噪音風(fēng)扇9、后置低噪音風(fēng)扇10、中繼板11和接線端子8組成。功率 輸出組件5和濾波還原電路6 —前一后固設(shè)在安裝槽道4內(nèi)，前置低噪音風(fēng) 扇9安置在安裝槽道4前部，后置低噪音風(fēng)扇10安置在安裝槽道4后端，中 繼板ll 一方面與功率輸出組件5連接，另一方面作為信號輸入/出接口與外部 連接，接線端子8作為功率輸入/出接口與外部連接。濾波還原電路6上設(shè)有 濾波還原電路和噪音抑制電路，這些電路的具體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，這里不詳 細說明。將濾波還原電路6安裝在功率輸出組件5的后面，既方便與功率輸 出組件5連接，又獲得了較好冷卻效果。見圖4所示，功率輸出組件5由第一電路板12、第二電路板13、第一散 熱器14和第二散熱器15組成。功率輸出組件5的電路部分由驅(qū)動電路、開 關(guān)功率放大電路、保護電路和電源濾波電路構(gòu)成，其中，開關(guān)功率放大電路 主要由四組TMOS功率開關(guān)管19連接成橋式功率輸出電路，每組六個TMOS 功率開關(guān)管19并聯(lián)作為橋式功率輸出電路的一個橋臂，共計四個橋臂，見圖 1所示。橋式功率輸出電路中的兩個橋臂共用一塊第一電路板12，其中，兩 個橋臂的TMOS功率開關(guān)管19分別沿該電路板的兩側(cè)邊緣間隔排列，其管腳 焊接在第一電路板12上。另兩個橋臂共用一塊第二電路板13,其中，這兩個 橋臂的TMOS功率開關(guān)管19分別沿該電路板的兩側(cè)邊緣間隔排列，其管腳焊接在第一電路板12上。另外，第一電路板12和第二電路板13上還分別設(shè)有 驅(qū)動電路、保護電路和電源濾波電路。第一電路板12和第二電路板13是相 同的。第一散熱器14和第二散熱器15分別兩塊相同的板翅式散熱器，該板 翅式散熱器由基板18和散熱翅片17組成，散熱翅片17位于基板18的一側(cè)， 基板18的另一側(cè)為導(dǎo)熱面16。組裝時，將第一散熱器14和第二散熱器15以 散熱翅片17面對面形式上下相距平行布置構(gòu)成散熱器對，第一電路板12和 第二電路板13分別從散熱器對的左右兩側(cè)對稱貼靠定位并固定，其中，四個 橋臂的TMOS功率開關(guān)管19散熱面在散熱器對的四個角部緊貼導(dǎo)熱面16固 定。致此第一電路板12、第二電路板13、第一散熱器14和第二散熱器15圍 成的空間為一個散熱風(fēng)道20。散熱風(fēng)道20與安裝槽道4的方向一致，前置低 噪音風(fēng)扇9設(shè)在散熱風(fēng)道20的入口處，后置低噪音風(fēng)扇10設(shè)在安裝槽道4 后端，以此構(gòu)成前置低噪音風(fēng)扇9 —散熱風(fēng)道20 —濾波還原電路6 —后置低噪 音風(fēng)扇10的強制風(fēng)冷結(jié)構(gòu)。在電路連接上，中繼板11 一方面通過兩側(cè)的通訊 電纜21分別與第一電路板12和第二電路板13連接，另一方面通中繼板11 上所設(shè)的信號輸入/出接口 22與外部連接。圖5所示為開關(guān)功率放大器功率輸出模塊背部平面圖，其中，后置低噪音 風(fēng)扇IO將開關(guān)功率放大器功率輸出模塊產(chǎn)生的熱量帶出，接線端子8作為開 關(guān)功率放大器功率輸出模塊的功率輸入/出接口 。圖6為采用四個本實施例開關(guān)功率放大器功率輸出模塊并聯(lián)應(yīng)用的示意 圖。圖7和圖8為釆用三個本實施例開關(guān)功率放大器功率輸出模塊并聯(lián)應(yīng)用 的示意圖。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此 項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實 用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都 應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，包括機箱、開關(guān)功率放大電路、濾波還原電路以及散熱冷卻裝置，其中，開關(guān)功率放大電路主要由四組MOS功率開關(guān)管連接成橋式功率輸出電路，每組MOS功率開關(guān)管并聯(lián)作為橋式功率輸出電路的一個橋臂，共計四個橋臂，其特征在于(1)、橋式功率輸出電路中的兩個橋臂共用一塊電路板，其中，兩個橋臂的MOS功率開關(guān)管分別沿該電路板的兩側(cè)邊緣間隔排列，以此構(gòu)成第一電路板，另兩個橋臂共用另一塊電路板，其中，這兩個橋臂的MOS功率開關(guān)管分別沿該電路板的兩側(cè)邊緣間隔排列，以此構(gòu)成第二電路板；(2)、散熱冷卻裝置由兩塊板翅式散熱器和兩個風(fēng)扇組成，其中，每塊板翅式散熱器由基板和散熱翅片組成，散熱翅片位于基板的一側(cè)，基板的另一側(cè)作為導(dǎo)熱面；(3)、兩塊板翅式散熱器以散熱翅片面對面形式相距平行布置構(gòu)成散熱器對，第一電路板和第二電路板分別從散熱器對的兩側(cè)貼靠定位，其中，四個橋臂的MOS功率開關(guān)管散熱面在散熱器對的四個角部緊貼導(dǎo)熱面；第一電路板、第二電路板和兩塊板翅式散熱器圍成的空間作為散熱風(fēng)道，以此作為功率輸出組件；(4)、機箱內(nèi)設(shè)有安裝槽道，功率輸出組件和濾波還原電路在該槽道內(nèi)的長度方向上前、后固定設(shè)置，其中，功率輸出組件的散熱風(fēng)道與槽道的方向一致，兩個風(fēng)扇一前一后分別設(shè)置在槽道兩端部位，以此構(gòu)成強制風(fēng)冷結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述功率輸出組件i殳在槽道前部，濾波還原電路設(shè)在槽道后部，槽道前部的 風(fēng)扇設(shè)在功率輸出組件的散熱風(fēng)道入口處。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述功率輸出組件中的兩塊板翅式散熱器上下對稱設(shè)置或左右對稱設(shè)置，對 應(yīng)的第一電路板和第二電路板左右對稱設(shè)置或上下對稱設(shè)置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述第一電路板和第二電路板上分別設(shè)有保護電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述第 一 電路板和第二電路板上分別設(shè)有驅(qū)動電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述第一電路板和笫二電路板上分別設(shè)有電源濾波電路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述濾波還原電路中還設(shè)有噪音抑制電路。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，其特征在于 所述安裝槽道內(nèi)還設(shè)有中繼板，第一電路板和第二電路板通過電纜與中繼板 連接，中繼板上設(shè)有信號輸入/出接口與外部連接，槽道后端設(shè)有功率輸入/出 接口與外部連接。
專利摘要一種開關(guān)功率放大器功率輸出模塊，涉及力學(xué)環(huán)境試驗的電動振動臺功率放大器。這種放大器將橋式功率輸出電路中的各MOS功率開關(guān)管與電路極及散熱器進行有效組合，并將該組合與濾波還原電路在機箱的安裝槽道內(nèi)合理布置，從而構(gòu)成一種新的模塊化單元設(shè)計。采用這些模塊化單元可以通過并聯(lián)組合方式來滿足輸出功率的要求，因此具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，冷卻效果好，組合方便，使用靈活等特點。
文檔編號G01M7/02GK201127017SQ20072013123
公開日2008年10月1日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者徐付新, 武元楨 申請人:蘇州試驗儀器總廠