專利名稱：主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻開關(guān)電源，特別是一種主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
目前大功率直流開關(guān)電源如直流電焊機(jī)等一般都采用三相380伏交流電輸入供電。在該電源中采用耐壓為1000V以上的IGBT單管或模塊作為功率開關(guān)管，該晶體管所制作的開關(guān)電源頻率低、發(fā)熱大、重量重、體積大、動態(tài)響應(yīng)慢、成本高。耐壓1000V以上的MOSFEF功率場效應(yīng)管因內(nèi)阻大、價格貴而不實用。耐壓500-600V的MOSFEF功率場效應(yīng)管因耐壓不夠而無法在需耐壓1000V左右的主回路中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種頻率高、發(fā)熱小、重量輕、體積小、動態(tài)響應(yīng)迅速、成本低并且用低擊穿電壓的場效應(yīng)管在高壓回路中使用的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它由1個主電路或2個以上主電路并聯(lián)連接組成。每個主電路包括有電源部分、整流橋、A主回路、B主回路、開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路、變壓器T1、變壓器T2和輸出電路組成。電源部分和整流橋的輸入端相連接。整流橋的輸出端分別和A主回路、B主回路相連接。A、B兩主回路采用正激、全橋、半橋三種電路連接方式相連接，同一主電路中A、B兩主回路串聯(lián)連接在一起。A主回路的輸出端和變壓器T1的輸入端相連接，B主回路的輸出端和變壓器T2的輸入端相連接。變壓器T1、T2的輸出端均和輸出電路相連接。
所述的電源部分采用380V交流電輸入供電。
所述的整流橋由V1-V6六只二極管組成并把380V交流電整流變成直流電供主回路使用。
所述的變壓器T1和T2的初級線圈的匝數(shù)相同，次級線圈的匝數(shù)也相同。T1和T2的次級采用同名端相連接的方法相接，即兩輸出端3相連接，兩輸出端4相連接，在全橋和半橋電路中T1、T2兩輸出端的中間抽頭5相連接。
所述的輸出電路由兩只二極管V7、V8和電感線圈L組成，兩變壓器T1、T2的輸出經(jīng)兩只二極管整流再經(jīng)濾波電感L濾波后作為本主電路的輸出。
所述的在主電路中A、B兩主回路以正激方式相連接的電路(見附圖3)是A主回路由濾波電容C1，二極管V9、V10，電阻R1、R2和場效應(yīng)管Q1、Q2組成。整流橋的正輸出端和C1的正極、Q1的漏極D、V10的陰極相接。C1的負(fù)極、V9的陽極、Q2的源極S相互連接在一起。V9的陰極分別和Q1的源極S相接后再和變壓器T1的輸入端1相接。V10的陽極和Q2的漏極D相接后再和變壓器T1的輸入端2相接。B主回路由濾波電容C2，二極管V11、V12，電阻R3、R4和場效應(yīng)管Q3、Q4組成。整流橋的負(fù)輸出端和C2的負(fù)極、V11的陽極、Q4的源極S相接。C2的正極、Q3的漏極D、V12的陰極相互連接在一起后又與A主回路中C1的負(fù)極相連接。V11的陰極和Q3的源極S相連接后再與變壓器T2的輸入端1相連接。V12的陽極和Q4的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端2相連接。在本電路的A、B兩主回路中均可各有2只以上場效應(yīng)管配以相應(yīng)數(shù)量的二極管及電阻連接組成。
所述的在主電路中A、B兩主回路以全橋方式相連接的電路(見附圖4)是A主回路由濾波電容C3，電阻R5、R6、R7、R8，場效應(yīng)管Q5、Q6、Q7、Q8組成。整流橋的正輸出端和C3的正極，Q5、Q6的漏極D相接。C3的負(fù)極和Q7、Q8的源極S相互連接在一起。Q5的源極S和Q7的漏極D相連接后再和變壓器T1的輸入端1相連接。Q6的源極S和Q8的漏極D相連接后再和變壓器T2的輸入端2相連接。B主回路由濾波電容C4、電阻R9、R10、R11、R12和場效應(yīng)管Q9、Q10、Q11、Q12組成。C4的正極和Q9、Q10的漏極D相互連接后再與A主回路的C3的負(fù)極相連接。C4的負(fù)極和Q11、Q12的源極S相互連接后再接整流橋的負(fù)輸出端。Q9的源極S和Q11的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端1相連接。Q10的源極S和Q12的漏極D相接后再與變壓器T2的輸入端2相連接。
所述的在主電路中A、B兩主回路以半橋方式相聯(lián)接的電路(見附圖5)是A主回路由濾波電容C5、C6，電阻R13、R14、R15、R16和場效應(yīng)管Q13、Q14、Q15、Q16組成。整流橋的正輸出端和C5的正極及Q13、Q14的漏極D相連接。Q13和Q14的源極S相連接后既與變壓器T1的輸入端1相連接又與Q15、Q16的漏極D相連接。C5的負(fù)極與C6的正極相接后再與變壓器T1的輸入端2相連接。C6的負(fù)極與Q15、Q16的源極S相連接。B主回路由濾波電容C7、C8，電阻R17、R18、R19、Q20和場效應(yīng)管Q17、Q18、Q19、Q20組成。整流橋的負(fù)輸出端和C8的負(fù)極及Q19、Q20的源極S相接，C8的正極與C7的負(fù)極相接后再與變壓器T2的輸入端2相連接，Q19、Q20的漏極D相接后既與Q17、Q18的源極S相接又與變壓器T2的輸入端1相接，C7的正極與Q17、Q18的漏極D相接后再與A主回路的C6的負(fù)極相接。
所述的以正激、全橋、半橋連接方式相連接的主電路中，A、B兩主回路均可各有2只或2只以上場效應(yīng)管并聯(lián)連接，并根據(jù)需要連接相應(yīng)數(shù)量的電容、二極管、電阻組成主電路。
所述的以正激、全橋、半橋連接方式相連接的A、B兩主回路中，各場效應(yīng)管Q1～Q20的柵極G均與一相對應(yīng)的電阻R1～R20相連接。各場效應(yīng)管Q1～Q20的源極S和各電阻R1～R20的另一端均分別與開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路相連接。
所述的場效應(yīng)管均選用耐500V-600V電壓的MOSFEF場效應(yīng)管。
本發(fā)明的工作原理是380V交流電經(jīng)整流橋整流，電容濾波后供A、B兩主回路使用。所有開關(guān)管均有驅(qū)動器同步驅(qū)動。在主電路中，A、B兩主回路所連接的兩只變壓器采用次級同名端并聯(lián)連接。如果不是采用這種方法，就會因電路及變壓器參數(shù)不一致而導(dǎo)致A、B兩路電容上電壓不平衡。例如在空載狀態(tài)下，如果A路變壓器損耗8W，B路變壓器損耗5W，這將導(dǎo)致A、B兩路上電容電壓嚴(yán)重不平衡，甚至擊穿開關(guān)管，而采用次級并聯(lián)后，當(dāng)B路電容電壓升高，則對應(yīng)A路變壓器損耗完全由B路變壓器次級通過A路變壓器次級傳送到A路變壓器，這樣使B路電容電壓下降，A路電容電壓上升而達(dá)到平衡，開關(guān)管就不會被擊穿了。上述技術(shù)方案使本電源中耐500V-600V電壓的開關(guān)管完全能在380V交流電輸入的高電壓回路中使用，因整個電源由幾個主電路并聯(lián)連接組成，各主電路又獨立工作，所以即便一只主電路出現(xiàn)故障，只要其他主電路輸出的電流仍能滿足使用需要，本電源還可繼續(xù)工作。
本發(fā)明的有益效果是提供了一種低電壓的場效應(yīng)管在高電壓回路中使用的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，跟原1000V以上IGBT所組成的電源相比，本發(fā)明具有頻率高、發(fā)熱小、重量輕、體積小、動態(tài)響應(yīng)迅速、成本低的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的電路方框圖。
圖2是本發(fā)明主電路連接示意圖。
圖3是本發(fā)明A、B兩主回路采用正激方式連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明A、B兩主回路采用全橋方式連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明A、B兩主回路采用半橋方式連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1、電源部分；2、整流橋；3、A主回路；4、B主回路；5、開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路；6、變壓器T1；7、變壓器T2；8、輸出電路。
具體實施例方式
如圖2所示380V交流電分別和并聯(lián)連接在一起的主電路I、主電路II、主電路III和主電路IV相連接。主電路I、II、III、IV輸出端并聯(lián)連接后輸出。
如圖1所示在各主電路中各部件的連接方法如下電源部分1和整流橋2相連接。整流橋2分別和A主回路3、B主回路4相連接。A、B兩主回路均與開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路相連接。A、B兩主回路3、4分別和變壓器T16和變壓器T27相連接。同時A、B兩主回路串聯(lián)連接，變壓器T16和變壓器T27均和輸出電路8相連接。
如圖3所示380V交流電源與整流橋V1-V6相接并使380V交流電變成直流電向A、B兩主回路供電。整流橋與A、B兩主回路的濾波電容C1、C2相接并對輸入電進(jìn)行濾波后供場效應(yīng)管等使用。A主回路由場效應(yīng)管Q1、Q2，濾波電容C1，電阻R1、R2和二極管V9、V10連接組成。A主回路的輸出端接變壓器T1的初級線圈端1、2。B主回路由場效應(yīng)管Q3、Q4，濾波電容C2，電阻R3、R4和二極管V11、V12連接組成。B主回路的輸出端接變壓器T2的初級線圈端1、2。變壓器T1的次級線圈端3和變壓器T2的次級線圈端3相接，T1的次級線圈端4和T2的次級線圈端4相接。兩變壓器的輸出端與輸出電路相接。輸出電路由電阻V7、V8和電感L組成。T1、T2的端點3均和V7的陽極相接。T1、T2的端點4既和V8的陽極相接又作為本主電路的一個輸出端子。電阻V7、V8的陰極相接后再與電感L相接，電感L的另一端作為本主電路的另一輸出端子。本電路是主電路中A、B兩主回路采用正激方法相連接的電路圖。
如圖4所示A主回路由場效應(yīng)管Q5、Q6、Q7、Q8，濾波電容C3和電阻R5、R6、R7、R8連接組成。B主回路由場效應(yīng)管Q9、Q10、Q11、Q12，濾波電容C4和電阻R9、R10、R11、R12連接組成。變壓器T1的中間抽頭5和變壓器T2的中間抽頭5相連接，V7、V8的陰極相接后與L串聯(lián)后作為主電路的正輸出端，變壓器中間抽頭5作為本主電路的負(fù)輸出端。本電路其他電路部分的元器件及連接方法和圖3所示相同。本電路是主電路中A、B兩回路采用全橋方法相連接的電路圖。
如圖5所示A主回路由場效應(yīng)管Q13、Q14、Q15、Q16，濾波電容C5、C6和電阻R13、R14、R15、R16連接組成。B主回路由場效應(yīng)管Q17、Q18、Q19、Q20，濾波電容C7、C8和電阻R17、R18、R19、R20連接組成。本電路其他電路部分的元器件及連接方法和圖3所示相同。變壓器次級線圈和輸出電路的元器件及連接方法如圖4所示相同。本電路是主電路中A、B兩主回路采用半橋方法相連接的電路圖。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于它由1個主電路或2個以上主電路并聯(lián)連接組成，每個主電路包括有電源部分、整流橋、A主回路、B主回路、開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路、變壓器T1、變壓器T2、輸出電路；電源部分和整流橋的輸入端相連接，整流橋的輸出端分別和A主回路、B主回路相連接，A、B兩主回路采用正激、全橋、半橋三種電路連接方式相連接，同一主電路中A、B兩主回路串聯(lián)連接在一起，A、B兩主回路均與開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路相連接；A主回路的輸出端和變壓器T1的輸入端相連接，B主回路的輸出端和變壓器T2的輸入端相連接，變壓器T1、T2的輸出端均和輸出電路相連接；所述的電源部分采用380V交流電輸入供電；所述的整流橋由V1-V6六只二極管組成并將380V交流電整流變成直流電供主電路使用；所述的變壓器T1和T2的初級線圈的匝數(shù)相同；次級線圈的匝數(shù)也相同，T1、T2的次級采用同名端相連接的方式相接，即兩輸出端3相連接，兩輸出端4相連接，在全橋和半橋電路中T1、T2兩輸出端的中間抽頭5相連接；所述的輸出電路由兩只二極管V7、V8和電感線圈L組成，兩變壓器T1、T2的輸出經(jīng)兩只二極管整流再經(jīng)濾波電感L濾波后作為本主電路的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于它有主電路I、主電路II、主電路III和主電路IV并聯(lián)連接在一起組成本發(fā)明的高頻開關(guān)電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于在主電路中A、B兩主回路以正激方式相連接的電路是A主回路由濾波電容C1、二級管V9、V10，電阻R1、R2和場效應(yīng)管Q1、Q2組成；整流橋的正輸出端和C1的正極、Q1的漏極D、V10的陰極相接；C1的負(fù)極、V9的陽極、Q2的源極S相互連接在一起，V9的陰極分別和Q1的源極S相接后再和變壓器T1的輸入端1相接，V10的陽極和Q2的漏極D相接后再和變壓器T1的輸入端2相接；B主回路由濾波電容G2，二極管V11、V12，電阻R3、R4和場效應(yīng)管Q3、Q4組成，整流橋的負(fù)輸出端和C2的負(fù)極、V11的陽極、Q4的源極S相接，C2的正極、Q3的漏極D、V12的陰極相互連接在一起后又與A主回路中C1的負(fù)極相連接，V11的陰極和Q3的源極S相連接后再與變壓器T2的輸入端1相接，V12的陽極和Q4的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端2相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于在主電路中A、B兩主回路以全橋方式相連接的電路是A主回路由濾波電容C3，電阻R5、R6、R7、R8，場效應(yīng)管Q5、Q6、Q7、Q8組成，整流橋的正輸出端和C3的正極、Q5、Q6的漏極D相接，C3的負(fù)極和Q7、Q8的源極S相互連接在一起，Q5的源極S和Q7的漏極D相連接后再和變壓器T1的輸入端1相連接，Q6的源極S和Q8的漏極D相連接后又和變壓器T2的輸入端2相連接；B主回路由濾波電容C4、電阻R9、R10、R11、R12和場效應(yīng)管Q9、Q10、Q11、Q12組成，C4的正極和Q9、Q10的漏極D相互連接后再與A主回路的C3的負(fù)極相連接，C4的負(fù)極和Q11、Q12的源極S相互連接后再接整流橋的負(fù)輸出端，Q9的源極S和Q11的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端1相連接，Q10的源極S和Q12的漏極D相接后再與T2的輸入端2相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于在主電路中A、B兩主回路以半橋方式相連接的電路是A主回路由濾波電容C5、C6，電阻R13、R14、R15、R16和場效應(yīng)管Q13、Q14、Q15、Q16組成，整流橋的正輸出端和C5的正極及Q13、Q14的漏極D相連接，Q13和Q14的源極S相連接后既與變壓器T1的輸入端1相連接又與Q15、Q16的漏極D相連接，C5的負(fù)極與C6的正極相接后再與變壓器T1的輸入端2相連接，C6的負(fù)極與Q15、Q16的源極S相連接；B主回路由濾波電容C7、C8，電阻R17、R18、R19、R20和場效應(yīng)管Q17、Q18、Q19、Q20組成，整流橋的負(fù)輸出端和C8的負(fù)極及Q19、Q20的源極S相接，C8的正極與C7的負(fù)極相接后再與變壓器T2的輸入端2相連接，Q19、Q20的漏極D相接后既與Q17、Q18的源極S相接又與變壓器T2的輸入端1相接，C7的正極與Q17、Q18的漏極D相接后再與A主回路的C6的負(fù)極相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5所述的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于在以正激、全橋、半橋連接方式相連的主電路中，A、B兩主回路均可各有2只或2只以上場效應(yīng)管并聯(lián)連接并根據(jù)需要連接相應(yīng)數(shù)量的電容、二極管、電阻組成主回路，場效應(yīng)管以并聯(lián)方式相連接擴(kuò)大了主電路的輸出功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5所述的主回路串接式高頻開關(guān)電源，其特征在于各場效應(yīng)管Q1～Q20的柵極G均與一相對應(yīng)的電阻R1～R20相連接，各場效應(yīng)管Q1～Q20的源極S和各電阻R1～R20的另一端均分別與開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5所述的主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源，其特征在于各場效應(yīng)管均選用耐500V-600V電壓的MOSFEF場效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明是一種主回路串聯(lián)式高頻開關(guān)電源。它由1個主電路或2個以上主電路并聯(lián)連接組成。每個主電路有電源部分、整流橋、A、B主回路、開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路、二個變壓器及輸出電路組成。A、B主回路串聯(lián)連接在一起。A、B主回路中均可各由數(shù)只場效應(yīng)管并聯(lián)連接來擴(kuò)大功率。兩變壓器采用同名端相聯(lián)的方法相連接。本發(fā)明的電源選用380V交流電但場效應(yīng)管選用耐500V－600V電壓的MOSFEF場效應(yīng)管。各主電路中的A、B主回路還均和開關(guān)管驅(qū)動器及控制電路相連接。本發(fā)明提供了一種低擊穿電壓的場效應(yīng)管在高電壓回路中使用的高頻開關(guān)電源。它具有頻率高、發(fā)熱小、重量輕、體積小、動態(tài)響應(yīng)迅速、成本低等優(yōu)點。
文檔編號H02M7/5383GK1780130SQ20041006537
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者李杏元, 彭衛(wèi)珍 申請人:溧陽市華元電源設(shè)備廠