大功率正反換向脈沖電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大功率正反換向脈沖電源，包括控制單元、可調(diào)直流電源、若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、若干功率單元、上位機(jī)、反饋單元和負(fù)載，所述可調(diào)直流電源與控制單元的電源控制端連接，所述若干個(gè)功率單元和負(fù)載并聯(lián)接于可調(diào)直流電源的兩端，所述控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元與相應(yīng)的功率單元連接，所述負(fù)載通過(guò)反饋單元與控制單元連接，所述控制單元與上位機(jī)連接。本實(shí)用新型通過(guò)控制單元控制可調(diào)直流電源的輸出電壓和選擇某些功率單元的輸出，利用多傳感器分段檢測(cè)和反饋單元高速反饋上升沿、下降沿的信息到控制單元以修正輸出，使大功率正反換向脈沖電源的輸出波形的上升沿及下降沿陡峭，使其不易發(fā)生過(guò)沖現(xiàn)象，且可控制全范圍內(nèi)輸出波形一致。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大功率正反換向脈沖電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大功率正反換向脈沖電源，屬于電源【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著有色金屬電鍍及電子線(xiàn)路板電鍍的要求越來(lái)越高，大功率正反換向脈沖電源應(yīng)運(yùn)而生，其輸出波形對(duì)電鍍影響很大，輸出波形是大功率正反換向脈沖電源的重要技術(shù)指標(biāo)?，F(xiàn)有的大功率正反換向脈沖電源因工作在脈沖狀態(tài)中，輸出電流大，輸出波形的上升沿及下降沿難以做到陡峭，極容易過(guò)沖，且又由于輸出可變，難以保證在全范圍內(nèi)輸出波形一致，影響其在電鍍等領(lǐng)域的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型目的在于提供一種大功率正反換向脈沖電源，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種大功率正反換向脈沖電源，所述大功率正反換向脈沖電源包括控制單元、可調(diào)直流電源、若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、若干功率單元、上位機(jī)、反饋單元和負(fù)載，所述可調(diào)直流電源與所述控制單元的電源控制端連接，所述若干個(gè)功率單元和所述負(fù)載并聯(lián)接于所述可調(diào)直流電源的兩端，所述控制單元通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)單元與相應(yīng)的功率單元連接，所述負(fù)載通過(guò)所述反饋單元與所述控制單元連接，所述控制單元與所述上位機(jī)連接。
[0005]優(yōu)選地，本實(shí)用新型所述可調(diào)直流電源為高頻開(kāi)關(guān)電源，其中優(yōu)選的是，所述可調(diào)直流電源包括三相不可控整流電路和AC/DC變換電路，所述三相不可控制整流電路的輸入端與三相電源連接，所述三相不可控制整流電路的輸出端與AC/DC變換電路的輸入端連接，所述AC/DC變換電路的輸出端與功率單元和負(fù)載連接，所述AC/DC變換電路的控制端與控制單兀連接。
[0006]優(yōu)選地，本實(shí)用新型所述可調(diào)直流電源通過(guò)RS485接口與所述控制單元連接。
[0007]優(yōu)選地，本實(shí)用新型所述控制單元通過(guò)所述通訊接口與所述上位機(jī)連接。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過(guò)控制單元控制可調(diào)直流電源的輸出電壓和選擇某些功率單元的輸出，利用多傳感器分段檢測(cè)和反饋單元高速反饋上升沿、下降沿的信息到控制單元以修正輸出，使大功率正反換向脈沖電源的輸出波形的上升沿及下降沿陡峭，使其不易發(fā)生過(guò)沖現(xiàn)象，且可控制全范圍內(nèi)輸出波形一致，使其適應(yīng)電鍍的需要。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的電路框圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的另一電路框圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的控制單元的電路圖；[0012]圖4為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的控制單元的另一電子圖；
[0013]圖5為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的控制單元的另一電子圖；
[0014]圖6為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的可調(diào)直流電源的電路圖；
[0015]圖7為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的驅(qū)動(dòng)單元的電路圖；
[0016]圖8為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的功率單元的電路圖；
[0017]圖9為本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源的反饋單元的電路圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0019]可調(diào)直流電源1、若干功率單元2、若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元3、負(fù)載4、反饋單元5、控制單元
6、通訊接口 7、上位機(jī)8。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使審查員能夠進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例附以附圖詳細(xì)說(shuō)明如下，本附圖所說(shuō)明的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并非限定本實(shí)用新型。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源包括控制單元6、可調(diào)直流電源1、若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元3、若干功率單元2、上位機(jī)8、反饋單元5和負(fù)載4，所述可調(diào)直流電源I通過(guò)RS485接口與控制單元6的電源控制端連接，所述若干個(gè)功率單元2和負(fù)載4并聯(lián)接于可調(diào)直流電源I的兩端，所述控制單元6通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元3與相應(yīng)的功率單元2連接，所述負(fù)載4通過(guò)反饋單元5與控制單元6連接?？刂茊卧?對(duì)控制可調(diào)直流電源I的輸出電壓和選擇某些功率單元2的輸出，利用多傳感器分段檢測(cè)和反饋單元5高速反饋上升沿、下降沿的信息到控制單元6以修正輸出，使大功率正反換向脈沖電源的輸出波形的上升沿及下降沿陡峭，使其不易發(fā)生過(guò)沖現(xiàn)象，且可控制全范圍內(nèi)輸出波形一致，使其適應(yīng)電鍍的需要。
[0022]如圖2所示，本實(shí)用新型的大功率正反換向脈沖電源還包括通訊接口 7和上位機(jī)8，控制單元6通過(guò)通訊接口 7與上位機(jī)8連接。由此，由此，上位機(jī)8通過(guò)通訊接口 7將外部信息輸送到控制單元6。
[0023]如圖3至圖5所示，本實(shí)用新型的控制單元6由一個(gè)通用的單片機(jī)和一塊ALTERA公司的CycloneIII系列大規(guī)模FPGA芯片組成,單片機(jī)通過(guò)通訊接口 7與上位機(jī)8通訊,并通過(guò)總線(xiàn)方式與FPGA交換數(shù)據(jù)，其中，P300-P30U P303-P310, P312-P321共20個(gè)端子，每個(gè)端子對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊；P302為輸入信號(hào)連接端子，P311為控制單元電源端子；FPGA芯片是該控制單元的核心，核心運(yùn)行頻率高達(dá)400MHz，內(nèi)部嵌有一個(gè)單片機(jī)用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算，其中，ADC_AD[11..0]為與ADC接口數(shù)據(jù)地址線(xiàn)，ADC_CLK_A為ADC提供時(shí)鐘。ADBUS_S0-ADBUS_S7, PC7_S 為與外接單片機(jī)接 口，Apu [9..0]、Apd [9..0]、Anu [9..0]、And [9..0]、Bpu [9..0]、Bpd [9..0]、Bnu [9..0]、Bnd [9..0]信號(hào)分別與外引端子 P4-P5、P8-P13、P17-P28共20個(gè)端子連接。
[0024]如圖6所示，本實(shí)用新型的可調(diào)直流電源I采用高頻開(kāi)關(guān)電源，其結(jié)構(gòu)是三相不可控整流電路和DC/DC變換電路，所述三相不可控制整流電路的輸入端與三相電源連接，其輸出端與DC/DC變換電路的輸入端連接，所述DC/DC變換電路的輸出端與功率單元和負(fù)載連接，所述DC/DC變換電路的控制端與控制單元連接；其中，三相不可控整流電路包括由二極管D83-D88的橋式電路和并聯(lián)在橋式電路的輸出端的電容C81，DC/DC變換電路包括由三極管Q80-Q83構(gòu)成的全橋開(kāi)關(guān)、與全橋開(kāi)關(guān)的輸出端連接的變壓器T80、分別串接在變壓器T80兩端的整流二極管D80、D91以及接在變壓器T80的輸出端由電感L80、電容C82構(gòu)成的濾波電路，三極管Q80、Q83為一組，三極管Q81、Q82為另一組，三極管Q80-Q83的基極作為全橋開(kāi)關(guān)的控制端與控制單元連接，三相交流電經(jīng)三相不可控整流電路速成上正下負(fù)的高壓直流電，再經(jīng)全橋開(kāi)關(guān)的兩組控制開(kāi)關(guān)輪流交替工作形成高壓的PWM脈沖波后由變壓器T80變成低壓脈沖波，再經(jīng)二極管D80、D91整流、電感L80、電容C82濾波變成直流，通過(guò)控制單元控制全橋開(kāi)關(guān)的控制端的導(dǎo)通時(shí)間就可控制相應(yīng)的輸出直流電壓。
[0025]如圖7所示，本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)單元3由四個(gè)相同的驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，在此僅描述其中一個(gè)，該驅(qū)動(dòng)電路主要由芯片U I構(gòu)成，其信號(hào)輸入端與控制單元的一輸出端連接，其信號(hào)輸出端與功率單元連接。
[0026]如圖8所示，本實(shí)用新型的功率單元2包括場(chǎng)效應(yīng)管Q1-Q4、電流傳感器CT、負(fù)載RLl、電感LI，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2的漏極共接接點(diǎn)J I，場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4的源極共接到接點(diǎn)J2，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極共接地，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極共接地，所述電流傳感器CT左串接負(fù)載RL和電感LI后接在場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極處，場(chǎng)效應(yīng)管Q1-Q4的柵極分別與驅(qū)動(dòng)單元的一路驅(qū)動(dòng)電路連接，其中，J1、J2分別接可調(diào)直流電源的正、負(fù)極，電容C9對(duì)輸入電源進(jìn)行濾波，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q4組成正向管，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3組成反向管；當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q4導(dǎo)通時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3截止，電流由Al+流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、L1、A0+端、負(fù)載RL1、電流傳感器CT、A0_端、Q4、流出到Al-端，形成正向電流；當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3導(dǎo)通時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q4截止，電流由Al+流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管Q2、AO-端、電流傳感器CT、負(fù)載RL1、AO+端、L1、Q3、流出到Al -端，形成反向電流。
[0027]如圖9所示，本實(shí)用新型的反饋單元5主要由接線(xiàn)端子P20、電阻R22、R21、R24、VR20、R23、電容C21、C22、變壓器T20、運(yùn)放電路U20構(gòu)成，功率單元中的電流傳感器采用輸出為電流型的，多個(gè)傳感器的輸出可以直接并聯(lián)在端子P20的1、4腳，傳感器的輸出電流流經(jīng)電阻R22，在電阻R22上產(chǎn)生電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)再經(jīng)電容C21、C22、變壓器T20共模抑制電路，再經(jīng)電阻R21、R24、VR20、R23到高速運(yùn)放U20，U20是一個(gè)射極跟隨電路，進(jìn)行阻抗變換，將電流反饋信號(hào)送到高速ADC進(jìn)行采樣，ADC通過(guò)ADC_AD0-ADC_AD11數(shù)據(jù)地址線(xiàn)將采樣結(jié)果送到FPGA中。
[0028]需要聲明的是，上述實(shí)用新型內(nèi)容及【具體實(shí)施方式】意在證明本實(shí)用新型所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和原理內(nèi)，當(dāng)可作各種修改、等同替換或改進(jìn)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率正反換向脈沖電源，其特征在于，所述大功率正反換向脈沖電源包括控制單元、可調(diào)直流電源、若干個(gè)驅(qū)動(dòng)單元、若干功率單元、反饋單元和負(fù)載，所述可調(diào)直流電源與所述控制單元的電源控制端連接，所述若干個(gè)功率單元和所述負(fù)載并聯(lián)接于所述可調(diào)直流電源的兩端，所述控制單元通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)單元與相應(yīng)的功率單元連接，所述負(fù)載通過(guò)所述反饋單元與所述控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率正反換向脈沖電源，其特征在于，所述可調(diào)直流電源為聞?lì)l開(kāi)關(guān)電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率正反換向脈沖電源，其特征在于，所述可調(diào)直流電源包括三相不可控整流電路和AC/DC變換電路，所述三相不可控制整流電路的輸入端與三相電源連接，所述三相不可控制整流電路的輸出端與AC/DC變換電路的輸入端連接，所述AC/DC變換電路的輸出端與功率單元和所述負(fù)載連接，所述AC/DC變換電路的控制端與所述控制單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的大功率正反換向脈沖電源，其特征在于，所述可調(diào)直流電源通過(guò)RS485接口與所述控制單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的大功率正反換向脈沖電源，其特征在于，還包括上位機(jī)，所述控制單元與所述上位機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率正反換向脈沖電源，其特征在于，所述控制單元通過(guò)通訊接口與所述上位機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK203504439SQ201320510800
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】黃瑞爐, 丁少云, 黃海波, 張洪強(qiáng) 申請(qǐng)人:東莞市力與源電器設(shè)備有限公司