專利名稱：高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種穩(wěn)壓電源，尤其涉及一種脈寬調(diào)制開關(guān)式穩(wěn)壓電源。
現(xiàn)有的絕緣柵極雙極晶體管大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源，由于在設(shè)計上將脈寬調(diào)制器的反相輸入腳，同相輸入腳通過電阻相連在一起，使得同相輸入腳的基準電壓隨反相輸入腳從取樣電路中獲得的取樣電壓呈同向變化，限制了脈寬調(diào)制器的控制精度的提高、整個開關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓精度僅為1％左右，限流及負載控制率也只達到1％；取樣電路僅從經(jīng)高頻濾波電路后的輸出端取樣，空載、輕載時，脈寬調(diào)制器易產(chǎn)生自激現(xiàn)象，整機空載、輕載穩(wěn)定性差。
本實用新型的目的是提供一種高限流穩(wěn)定度，高輸出電壓穩(wěn)定度，空載、輕載穩(wěn)定性高的高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是在由交流電源整流電路、低頻濾波器、絕緣柵極雙極晶體管逆變器，快速整流電路，高頻濾波電路、輸出電路等構(gòu)成主回路，脈寬調(diào)制器，絕緣柵極雙極晶體管驅(qū)動電路、取樣電路、輔助電源等構(gòu)成控制回路的高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源中，在輸出電路負端串接一分流器，該分流器的補償取樣端與脈寬調(diào)制器的反相輸入腳相連；取樣電路的運算放大器的正相輸入腳與輸出電路負端相連；一無極性隔離電容的一端接在高頻濾波電路的二電感之間，該電容的另一端與脈寬調(diào)制器的反相輸入腳相連。脈寬調(diào)制器反相輸入腳與同相輸入腳不相連。
本實用新型與現(xiàn)有的絕緣柵極雙極晶體管大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源相比，由于脈寬調(diào)制器的反相輸入腳與同相輸入腳斷開，提高了同相輸入端的基準電壓的穩(wěn)定度，反相輸入腳通過電阻直接與取樣電路相連的分流器補償取樣端相連，增加了一條補償取樣支路，反相輸入腳的取樣靈敏度提高，從而本實用新型限流穩(wěn)定度，輸出電壓穩(wěn)定度得到了較大提高，可分別達到5‰和1‰；脈寬調(diào)制器反相輸入腳通過無極性電容從高頻濾波電路兩電感之間取樣，可在空載、輕載時，取出變化較緩的取樣脈沖信號，使脈寬調(diào)制器穩(wěn)定工作，提高了整機空載、輕載的穩(wěn)定度。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。


圖1是本實用新型的電路框圖。
圖2是本實用新型脈寬調(diào)制器、取樣電路、超前取樣電路與高頻濾波等電路部分的電原理圖。
圖3是本實用新型繼電器保護電路的電原理圖。
圖4是本實用新型絕緣柵極雙極晶體管驅(qū)動模塊與絕緣柵極雙極晶體管逆變器及脈寬調(diào)制器部分的電原理圖。
圖1中1—交流電源整流電路，2—繼電器保護電路，3—低頻濾波器，4—絕緣柵極雙極晶體管逆變器，5—快速整流電路，6—高頻濾波電路，7—輸出電路，8—絕緣柵極雙極晶體管驅(qū)動電路，9—超前取樣電路，10—輔助電源，11—脈寬調(diào)制器，12—過流過壓保護電路，13—取樣電路，14—電流電壓保護值整定電路，15—報警顯示電路。
從圖1可看出，本實用新型的工作過程是從電網(wǎng)輸入的交流電源，經(jīng)交流整流電路1、繼電器保護電路2、低頻濾波器3后獲得300伏左右的直流高壓送入絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)逆變器4；由脈寬調(diào)制器11(PWM)輸出的控制脈沖經(jīng)IGBT驅(qū)動電路8送入IGBT逆變器4，將300伏左右的直流高壓變換成恒頻脈沖電流，再經(jīng)快速整流電路5、高頻濾波電路6輸出直流電壓；取樣電路13從輸出電路7正端取出電壓信號、地端取出電流信號送入保護電路12，當(dāng)過流或過壓時保護電路12動作，關(guān)斷PWM的輸出脈沖，使IGBT逆變器停止工作，同時送入報警顯示電路15。電流電壓保護值整定電路14的信號送入保護電路12和取樣電路13整定過流、過壓、限流、均充、浮充值。超前取樣電路9，從高頻濾波電路6中取出脈動電信號送入PWM。PWM、IGBT驅(qū)動電路、電流電壓保護值整定電路、保護電路、報警顯示電路等由輔助電源10供電。
從圖2可看出，本實用新型PWM的反相輸入腳1腳與同相輸入腳2腳斷開，PWM的1腳通過電阻R1與輸出負端上增設(shè)的分流器R2上的補償取樣端f相連，f端電位低于輸出電路7負端的電位。取樣電路的運算放大器IC1的正相輸入腳3腳同輸出電路7負端相連。這樣的電流補償取樣方式，既提高了PWM的2腳基準電壓的穩(wěn)定度，又使PWM的1腳增多了一條電流信號補償取樣電路，取樣靈敏度提高，使整機限流穩(wěn)定度、輸出電壓穩(wěn)定度得到改善。
從圖2可看出，本實用新型PWM的1腳與無極性隔離電容C1-端相連，C1另一端相連于高頻濾波電路6的電感L1、電感L2之間，構(gòu)成一超前取樣電路9，本實用新型輸出空載或輕載時，PWM處于較大間隙開關(guān)狀態(tài)，超前取樣電路9可從電感L1、電感L2之間取出變化值較為平緩的脈沖信號去調(diào)節(jié)控制PWM產(chǎn)生穩(wěn)定的恒頻脈沖電流，避免了在空載、輕載時僅靠取樣電路13從高頻濾波后的輸出端取樣，所取脈沖間幅值變化陡直，使PWM穩(wěn)定度差，甚至產(chǎn)生自激的現(xiàn)象，提高了本實用新型的空載、輕載穩(wěn)定度。
從圖2還可看出，本實用新型在PWM的補償腳9腳，通過電阻R4，電容C2并聯(lián)支路接地，并上電阻R4后，PWM的9腳電位得以保持穩(wěn)定。PWM的軟啟動腳8腳，除通過有一電解電容C3接地外，還通過二極管D1正極、D1負極、電阻R5接地，穩(wěn)壓二極管正極接于D1、R5之間，D2負極同輔助電源正輸出端V+相連，在開機瞬間，D1使C7的充電不受輔助電源正端V+的影響。可實現(xiàn)正常的軟啟動功能。在瞬間斷電時V+為0，C3通過D1、R5速放電，使PWM的8腳電壓迅速降低，在瞬間斷電又瞬間恢復(fù)時，C3得以重新緩慢沖電，8腳電位緩慢上升，實現(xiàn)軟啟動，保護了IGBT，提高了整機可靠性。
從圖3可看出，本實用新型的繼電器保護電路2中，繼電器J的常閉觸點J2與交流電源整流電路輸出正端相連，J的固定端J1與低頻濾波器3的正端及IGBT的集電極(IBGT逆變器4的正輸出端)Tc相連，J的常開觸點J3通過電阻R3接地。J的線圈串于輔助電源10的正端與可控硅MCR陽極之間，MCR陰極接地，控制極與過流過壓保護電路12的保護動作信號的輸出端相接，MCR控制極同時通過電阻R6、電容C5并聯(lián)支路接地。本電路主要目的是實現(xiàn)過流過壓關(guān)機瞬間的保護功能輸出電路7過流或過壓時，取樣電路13取出該過流、過壓信號送入保護電路12、保護電路12產(chǎn)生高電平信號去PWM，關(guān)斷IGBT驅(qū)動電路而跳機，但此關(guān)機瞬間PWM可能產(chǎn)生瞬時全導(dǎo)通電壓，而燒壞IGBT；加入繼電器保護電路后，保護電路12產(chǎn)生的高電平信號同時送入繼電器保護電路2的MCR控制極、使MCR導(dǎo)通，J得電，J的常開觸點J3與固定端J1閉合，低頻濾波器3上的電荷通過R3迅速到地放掉，使IGBT的集電極Tc電壓為零，IGBT截止，即使產(chǎn)生關(guān)機瞬時PWM導(dǎo)通電，壓、IGBT也十分完全。
從圖4可看出，本實用新型實施方式中的IGBT驅(qū)動電路的驅(qū)動模塊IC2的正相輸入腳14腳直接與PWM輸出負腳12腳相接。節(jié)省了器件、提高了整機可靠性。
本實用新型中PWM器件型號可選用3525、IGBT驅(qū)動模塊可選用EXB840等。
本實用新型在試用中，功率達到12KW，限流穩(wěn)定度達5‰，輸出電壓穩(wěn)定度達1‰。
權(quán)利要求1.一種高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源，主回路由交流電源整流電路(1)、低頻濾波器(3)、絕緣柵極雙極晶體管逆變器(4)、快速整流電路(5)、高頻濾波電路(6)等組成，控制回路由脈寬調(diào)制器(11)、絕緣柵極雙極晶體管驅(qū)動電路(8)、取樣電路(13)、輔助電源(10)等構(gòu)成，其特征在于a、在輸出電路(7)負端串接一分流器(R2)，該分流器的補償取樣端(f)與脈寬調(diào)制器(11)的反相輸入腳相連，取樣電路(13)的運算放大器(IC1)的正相輸入腳與輸出電路(7)負端相連；b、一無極性隔離電容(C1)的一端接在高頻濾波電路(6)的二電感(L1、L2)之間，電容(C1)的另一端與脈寬調(diào)制器的反相輸入腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于它還有一個繼電器保護電路(2)，繼電器(J)的固定端(J1)與絕緣柵極雙極晶體管逆變器(4)的正輸出端(To)相接、同時與低頻濾波器(3)的正端相接，繼電器(J)的常開觸點(J3)通過電阻(R3)接地，繼電器(J)的常閉觸點(J2)與交流電源整流電路(1)的輸出正端相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于所述的脈寬調(diào)制器(11)的補償腳通過電阻(R2)、電容(C1)并聯(lián)支路接地；脈寬調(diào)制器(11)的軟啟動腳并接兩條支路，一支路經(jīng)電容(C3)接地，另一支路經(jīng)二極管(D1)正極，二極管(D1)負極、電阻(R5)接地，穩(wěn)壓二極管(R2)正極接于二極管(D1)與電阻(R5)之間，穩(wěn)壓二極管(D2)負極同輔助電源(10)正輸出端相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源，其特征在于絕緣柵極雙極晶體管驅(qū)動模塊(IC2)的正相輸入腳直接與脈寬調(diào)制器(11)輸出負腳相接。
專利摘要本實用新型公開了一種絕緣柵極雙極晶體管高性能大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源。在其輸出電路負端上串接有一分流器，該分流器的補償取樣端與脈寬調(diào)制器的反相輸入腳相連，取樣電路的運算放大器的正相輸入腳與輸出電路負端相連。無極性隔離電容一端接在高頻濾波電路的二電感之間，該電容的另一端與脈寬調(diào)制器的反相輸入腳相連。具有高限流穩(wěn)定度(5‰)、高輸出電壓穩(wěn)定度(1‰)，空載、輕載穩(wěn)定性高等優(yōu)點。
文檔編號G05F1/10GK2218381SQ9423693
公開日1996年1月24日 申請日期1994年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月1日
發(fā)明者李家榮 申請人:李家榮