專利名稱：一體化高頻逆變開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電源，尤其是一種可將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷囊惑w化高頻逆變開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
眾所周知，由交流電轉(zhuǎn)換成直流穩(wěn)壓電源已是成熟技術(shù)，而由直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源的轉(zhuǎn)換器則起步晚，且品種少，電子線路復(fù)雜，零部件多，體積大，用材多，效率低，功能單一。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是利用電源高頻變換技術(shù)設(shè)計(jì)一種電子線路簡潔、零部件少、體積小、重量輕、效率高的可將低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏航涣麟姷母哳l開關(guān)電源。
本實(shí)用新型一體化高頻逆變開關(guān)電源是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種一體化高頻逆變開關(guān)電源，與低壓直流電源相連接，包括轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該轉(zhuǎn)換電路包括一可將低壓直流電經(jīng)振蕩后輸出高壓交流電的前級(jí)振蕩電路；一可將上述高壓交流電進(jìn)行整流濾波輸出高壓直流電的整流電路；一可將上述高壓直流電經(jīng)振蕩后輸出交流電的后級(jí)振蕩電路；一用于控制前級(jí)振蕩電路及后級(jí)振蕩電路的控制電路。所述的前級(jí)振蕩電路包括一推挽式他勵(lì)變換器，所述推挽式他勵(lì)變換器包括場(chǎng)效應(yīng)管及一變壓器的初級(jí)線圈，所述初級(jí)線圈的兩端分別與場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與控制電路相連接，所述變壓器中心抽頭與直流電源正極相連接。所述的后級(jí)振蕩電路為由四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成的全橋變換電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與控制電路相連接。所述的控制電路包括一控制模塊及與控制模塊相連接的晶體管控制部分，所述控制模塊設(shè)有三對(duì)兩輸出腳可交替輸出高電平及低電平信號(hào)，第一對(duì)輸出腳輸出信號(hào)控制前級(jí)振蕩電路的場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2)的柵極，第二對(duì)輸出腳輸出信號(hào)控制后級(jí)振蕩電路的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管(M3、M4)的柵極，第三對(duì)輸出腳輸出信號(hào)控制晶體管(N6、N7)，從晶體管輸出的信號(hào)控制后級(jí)振蕩電路的另兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管(M1、M2)的柵極。
由于采用了推挽式他勵(lì)變換器使得本開關(guān)電源線路簡潔，零部件少，體積小，成本低，且因采用了可控制輸出的振蕩控制電路使得本開關(guān)電源具有過流保護(hù)，欠壓、過壓保護(hù)，過溫保護(hù)、過載保護(hù)和短路保護(hù)等功能。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)例及附圖進(jìn)一步給出。


圖1是本實(shí)用新型一體化高頻逆變開關(guān)電源的電路方框圖。
圖2是本實(shí)用新型一體化高頻逆變開關(guān)電源的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示本實(shí)用新型開關(guān)電源的電路包括輸入濾波電路1，電壓取樣電路2，控制電路3，前級(jí)振蕩電路4，整流電路5，后級(jí)振蕩電路6，電流取樣電路。其中，所述的電流取樣電路可對(duì)前級(jí)振蕩電路輸出的電流信號(hào)進(jìn)行取樣并送入控制電路，所述的電壓取樣電路可對(duì)電源輸入端的電壓信號(hào)進(jìn)行取樣并送入控制電路，控制電路3主要由一控制模塊31和晶體管N6、N7等元件組成。輸入濾波電路1輸出分別與前級(jí)振蕩電路4、電壓取樣電路2的輸入端相接，電壓取樣電路2的輸出端與控制電路3的輸入端相接，控制電路3可交替輸出高電平及低電平信號(hào)來控制前級(jí)振蕩電路4，前級(jí)振蕩電路4包括一受控制模塊31輸出信號(hào)控制而產(chǎn)生相反方向交流的推挽式他勵(lì)變換器，前級(jí)振蕩電路4的輸出與整流電路5的輸入相接，整流電路5輸出反饋信號(hào)到控制模塊31，控制模塊31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制晶體管N6、N7和后級(jí)振蕩電路6，晶體管N6、N7輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制后級(jí)振蕩電路，整流電路5的輸出與后級(jí)振蕩電路6的輸入相接，控制模塊31輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制后級(jí)振蕩電路6，通過后級(jí)振蕩電路6輸出交流電。所述整流電路5包括二極管(D3、D4、D5、D6)。
該產(chǎn)品對(duì)電源的變換主要分以下兩個(gè)步驟第一步，DC/DC變換過程把12V直流電通過前級(jí)高頻振蕩變壓器升壓再整流濾波后輸出一完好高壓直流電；第二步，從前級(jí)輸出的直流電經(jīng)后級(jí)振蕩再濾波后即可得到我們所要求的交流電。
輸入濾波電路1中電容E1的作用是對(duì)來自低壓直流電源或尖峰干擾脈沖進(jìn)行平滑濾波，為轉(zhuǎn)換器提供質(zhì)量較好的直流電。其一是防止輸入電源竄入噪聲，其二是抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲反饋到輸入電源。
前級(jí)振蕩電路4的核心部分是由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2和變壓器T1的初級(jí)線圈T11構(gòu)成的推挽式他勵(lì)變換器。其中功率場(chǎng)效應(yīng)管是單極型器件，是靠多數(shù)載流子傳導(dǎo)電流的，沒有載流子蓄積而產(chǎn)生的延遲時(shí)間，開關(guān)速度快，開關(guān)時(shí)間短。
后級(jí)振蕩電路6主要是由場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2、M3、M4組成的全橋變換電路，從前級(jí)輸入的直流電通過場(chǎng)效應(yīng)管M1、M3和場(chǎng)效應(yīng)管M2、M4交替通斷工作而完成直流到交流的變化，和前級(jí)逆變電路一樣，其柵極驅(qū)動(dòng)電路由控制模塊31控制，在本實(shí)施例中所述控制模塊的型號(hào)為NFA-J001。
控制電路3主要由一控制模塊31和晶體管N6、N7等元件組成。在正常條件下，控制模塊2腳、5腳產(chǎn)生相位相差180度的交變高頻控制脈沖以便控制場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2的導(dǎo)通和截止。任一場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2導(dǎo)通時(shí)都給變壓器次級(jí)線圈提供負(fù)載功率，當(dāng)從控制模塊的5腳輸出高電平信號(hào)，而2腳輸出低電平時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q1導(dǎo)通而場(chǎng)效應(yīng)管Q2截止，電流由電池正極經(jīng)變壓器中心抽頭、變壓器初級(jí)線圈上部及場(chǎng)效應(yīng)管Q1組成電流回路自下往上流動(dòng)，這樣變壓器次級(jí)線圈也產(chǎn)生一自下往上的電流。但隨后從可控制模塊的2腳和5腳輸出脈沖出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，即5腳輸出低電平，而2腳變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Q1截止而場(chǎng)效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，電流將從電池正極流出經(jīng)變壓器中心抽頭，經(jīng)主線圈下部及場(chǎng)效應(yīng)管Q2組成電流回路自上往下流動(dòng)。同樣在變壓器次級(jí)輸出端也產(chǎn)生了一自上往下流動(dòng)的電流。這樣在變壓器輸出端電流方向就發(fā)生了一次變化，隨著場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2的交替通斷，于是變壓器主線圈中的電流就交替地發(fā)生變化，變壓輸出端的電流也隨之交替地變化的同時(shí)，完成了直流到交流一個(gè)周期的變化，從而次級(jí)線圈端得到交流高電壓。經(jīng)整流電路中的二極管D3-D6整流以及電容E2濾波后得到的高電壓直流電提供后級(jí)變換使用。后級(jí)控制正半周期，從控制模塊1腳輸出高電平、11腳輸出低電平(晶體管N6截止)，于是場(chǎng)效應(yīng)管M2、M4柵極得到高電平導(dǎo)通，同時(shí)控制模塊8腳輸出低電平、7腳輸出高電平(晶體管N7導(dǎo)通)，使場(chǎng)效應(yīng)管M1、M3柵極得到低電平而截止，這樣，電流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管M2到負(fù)載再經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管M4。在后級(jí)控制負(fù)半周期，控制模塊1腳輸出低電平、11腳輸出高電平(晶體管N6導(dǎo)通)，于是場(chǎng)效應(yīng)管M2、M4柵極得到低電平截止，同時(shí)控制模塊8腳輸出高電平、7腳輸出低電平(晶體管N7截止)，使得場(chǎng)效應(yīng)管M1、M3柵極得到高電平而導(dǎo)通，這樣，電流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管M1到負(fù)載再經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管M3到地，完成后級(jí)直流到交流的變換。
所述的控制電路還包括電流、電壓比較單元。通過開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管漏極和地之間的取樣可以把電路中電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為一可以比較的電壓信號(hào)。在主電路圖中，從前級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管漏極輸出的電流信號(hào)取樣后送入控制模塊第4腳。在控制模塊里進(jìn)行比較，若電路中電流大于所設(shè)定域值，則控制模塊不輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)前級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2，逆變過程終止，故而實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)之功能。從電源輸入端取得的電壓信號(hào)從控制模塊第9端口進(jìn)入控制模塊，經(jīng)取樣后送入電壓比較單元進(jìn)行比較，若電源電壓幅值超過電壓限定值S1，則控制模塊會(huì)沒有信號(hào)輸出而關(guān)斷場(chǎng)院效應(yīng)管Q1、Q2；如果輸入電壓下降到低于設(shè)定值S2時(shí)，電壓比較單元會(huì)給出一欠壓信號(hào)，控制模塊也會(huì)沒有信號(hào)輸出而關(guān)斷場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2，從而實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓保護(hù)。
當(dāng)電路因輸入電壓過低而關(guān)斷時(shí)，電壓比較單元同時(shí)給出一低壓關(guān)斷恢復(fù)信號(hào)，使電路恢復(fù)工作，但恢復(fù)電路工作后，欠壓比較單元的取樣基準(zhǔn)發(fā)生變化，即輸入電壓必須高于某一設(shè)定值S3時(shí)，內(nèi)部關(guān)斷的電路才能重新自行恢復(fù)啟動(dòng)，從而進(jìn)入正常工作。一般設(shè)定S3值大于S2值，這樣做的目的是為了避免電路在關(guān)斷電壓點(diǎn)處頻繁通斷，起保護(hù)電路各元器件作用。
當(dāng)電路工作溫度過高時(shí)，位于主電路中的熱敏電阻將起作用，其阻值隨溫度升高而變大，反應(yīng)為電源電壓取樣值變小。選擇適當(dāng)?shù)臒崦綦娮?，就可將溫度信?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。然后從控制模塊第3端口送入控制模塊的電壓比較單元，根據(jù)前面所述的道理就可實(shí)現(xiàn)過溫保護(hù)控制。
整流變換后的輸出電壓經(jīng)電阻R1從控制模塊6腳送入輸出電壓比較單元，如果輸出電壓高于設(shè)定值，輸出電壓比較單元?jiǎng)t給出一要求減小控制脈寬信號(hào)到信號(hào)處理單元以減小輸出控制脈寬，從而降低輸出電壓。如果輸出電壓低于設(shè)定輸出電壓設(shè)定值，輸出電壓比較單元?jiǎng)t給出一要求增加控制脈寬信號(hào)到信號(hào)處理單元以增加輸出控制脈寬，從而提高輸出電壓，這樣就起到穩(wěn)壓目的。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，體積小，成本低，重量輕，并可制成多種規(guī)格的轉(zhuǎn)換器，以適應(yīng)不同信號(hào)的電器使用。
權(quán)利要求1.一種一體化高頻逆變開關(guān)電源，與低壓直流電源相連接，包括轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該轉(zhuǎn)換電路包括一可將低壓直流電經(jīng)振蕩后輸出高壓交流電的前級(jí)振蕩電路；一可將上述高壓交流電進(jìn)行整流濾波輸出高壓直流電的整流電路；一可將上述高壓直流電經(jīng)振蕩后輸出交流電的后級(jí)振蕩電路；一用于控制前級(jí)振蕩電路及后級(jí)振蕩電路的控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，所述的前級(jí)振蕩電路包括一推挽式他勵(lì)變換器，所述推挽式他勵(lì)變換器包括場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2)及一變壓器(T1)的初級(jí)線圈(T11)，所述初級(jí)線圈(T11)的兩端分別與場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2)的源極相連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2)的柵極與控制電路相連接，所述變壓器(T1)中心抽頭與直流電源正極相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，所述的后級(jí)振蕩電路為由場(chǎng)效應(yīng)管(M1、M2、M3、M4)組成的全橋變換電路，所述場(chǎng)效應(yīng)管(M1、M2、M3、M4)的柵極與控制電路相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，所述的控制電路包括一控制模塊及與控制模塊相連接的晶體管(N6、N7)，所述控制模塊設(shè)有三對(duì)兩輸出腳可交替輸出高電平及低電平信號(hào)，第一對(duì)輸出腳輸出信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2)的柵極，第二對(duì)輸出腳輸出信號(hào)控制場(chǎng)效應(yīng)管(M3、M4)的柵極，第三對(duì)輸出腳輸出信號(hào)控制晶體管(N6、N7)，從晶體管(N6、N7)輸出的信號(hào)控制后級(jí)振蕩電路的場(chǎng)效應(yīng)管(M1、M2)的柵極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，該轉(zhuǎn)換電路還包括一可對(duì)前級(jí)振蕩電路輸出的電流信號(hào)進(jìn)行取樣并送入控制電路的電流取樣電路；一可對(duì)電源輸入端的電壓信號(hào)進(jìn)行取樣并送入控制電路的電壓取樣電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，所述的控制電路包括電流、電壓比較單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，所述的控制模塊為NFA-J001。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，該轉(zhuǎn)換電路還包括一輸入濾波電路，其與電壓取樣電路的輸入端相并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化高頻逆變開關(guān)電源，其特征在于，所述的整流電路包括二極管(D3、D4、D5、D6)。
專利摘要一種一體化高頻逆變開關(guān)電源，與低壓直流電源相連接，包括轉(zhuǎn)換電路，該轉(zhuǎn)換電路包括一可將低壓直流電經(jīng)振蕩后輸出高壓交流電的前級(jí)振蕩電路；一可將上述高壓交流電進(jìn)行整流濾波輸出高壓直流電的整流電路；一可將上述高壓直流電經(jīng)振蕩后輸出交流電的后級(jí)振蕩電路；一用于控制前級(jí)振蕩電路及后級(jí)振蕩電路的控制電路。由于采用了推挽式他勵(lì)變換器使得本開關(guān)電源線路簡潔，零部件少，體積小，成本低，且因采用了可控制輸出的振蕩控制電路使得本開關(guān)電源具有過流保護(hù)，欠壓、過壓保護(hù)，過溫保護(hù)，過載保護(hù)，短路保護(hù)等功能。
文檔編號(hào)H02M7/537GK2653776SQ0323151
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者洪偉弼, 陸元成 申請(qǐng)人:紐福克斯光電科技(上海)有限公司