一種逆變電源抗磁飽和裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及開關(guān)電源控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于一種逆變電源抗磁飽和裝置，其中包括原邊采樣單元，PWM控制單元，驅(qū)動電路；所述原邊采樣單元用于采集變壓器原邊電流信號；所述PWM控制單元用于根據(jù)所述原邊電流信號，實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM信號；所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述PWM信號驅(qū)動硬開關(guān)逆變電源。通過上述本實用新型的實施例，可以作為獨立的模塊，可移植性強；相比較以往脈寬控制的方案，該裝置的實時性強，直接控制當(dāng)前路的脈寬，而非下一周期；相比較以往抑制直流分量方案，該裝置功耗小，電源效率較高；該裝置適用于所有功率等級的硬開關(guān)逆變電源。
【專利說明】一種逆變電源抗磁飽和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及開關(guān)電源控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于一種逆變電源抗磁飽和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，全橋逆變器已經(jīng)在許多電能變換系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，相對于板橋而言，全橋逆變器的開關(guān)電流減小了 50%，因而更合適較大功率場合。在全橋逆變器中，為實現(xiàn)輸入輸出之間的電器隔離、得到合適的輸出電壓幅值，一般在輸出端接有高頻功率變壓器。而在輸出功率變壓器中，由于各種原因引起的直流偏磁問題致使鐵心飽和，從而加大了變壓器的損耗，降低了效率，甚至?xí)鹉孀兤黝嵏?，?yán)重影響了全橋逆變器的正常運行，必須采取措施加以解決。
[0003]目前抑制偏磁的措施主要有兩大類:其一是增加初級隔直電容或線性電感，在功率變壓器初級串聯(lián)線性電感，當(dāng)變壓器磁芯進入非線性區(qū)時，使原邊電流快速上升，增加線性電感后，抑制電流上升率，承擔(dān)了變壓器非線性區(qū)時的部分電壓，進而平衡了一個周期中，變壓器的伏秒積，實現(xiàn)抗偏磁效果，該方法結(jié)構(gòu)簡單，但能耗大，影響主電路響應(yīng)和工作效率，并且大功率電源中較難實現(xiàn)。二是通過PWM控制芯片實現(xiàn)脈寬調(diào)節(jié)，通過檢測原邊電流并與設(shè)定值進行比后，送入PWM控制芯片，通過PWM控制芯片對脈寬進行微調(diào)。當(dāng)原邊電流畸變超過設(shè)定值后，PWM芯片減小輸出脈寬，該方法抑制電路環(huán)節(jié)較多，并且實時性相對較差。
[0004]在其它的現(xiàn)有技術(shù)中，例如“全橋軟開關(guān)PWM變換器中變壓器偏磁機理及抑制方法的研究”(2002年7月出版)中，電路通過監(jiān)測初級電流的正負幅值，并將其轉(zhuǎn)換為單向方波脈沖，然后與UC3875原始的PWM鋸齒波疊加合成，合成后的信號作為實際產(chǎn)生PWM驅(qū)動脈沖的鋸齒波將其與變換器的輸出電壓反饋信號進行比較，來產(chǎn)生所需要的PWM驅(qū)動脈沖，該方法的實現(xiàn)需要與非門和開關(guān)管，而且在ZVS全橋電路需要對變壓器初級電流進行補償，實現(xiàn)復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)逆變器中直流偏磁的問題，提出了一種逆變電源抗磁飽和裝置，在現(xiàn)有的變壓器原邊和驅(qū)動電路之間加入了實時判斷和控制裝置，實現(xiàn)了當(dāng)出現(xiàn)直流偏磁情況，馬上停止驅(qū)動電路，從而解決了直流偏磁對逆變器正常工作的影響。
[0006]本實用新型實施例提供了一種逆變電源抗磁飽和裝置，包括，
[0007]原邊采樣單元，PWM控制單元，驅(qū)動電路；
[0008]所述原邊采樣單元用于采集變壓器原邊電流信號；
[0009]所述PWM控制單元用于根據(jù)所述原邊電流信號，實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM
信號;
[0010]所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述PWM信號驅(qū)動硬開關(guān)逆變電源。
[0011]根據(jù)本實用新型實施例所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置的一個進一步的方面，所述PWM控制單元判斷所述原邊電流信號是否大于閥值，如果大于則實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM信號。
[0012]根據(jù)本實用新型實施例所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置的再一個進一步的方面，所述PWM控制單元進一步包括，比較器，RS觸發(fā)器，與非門；
[0013]所述比較器，用于比較所述原邊電流信號與所述閥值的大?。?br> [0014]所述RS觸發(fā)器，所述比較器的輸出連接于所述RS觸發(fā)器的設(shè)置端，所述PWM信號連接于所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端，當(dāng)所述原邊電流信號大于所述閥值時，所述RS觸發(fā)器在一個PWM周期內(nèi)保持輸出低電平，所述與非門將所述PWM信號和所述RS觸發(fā)器輸出的低電平與非后輸出。
[0015]根據(jù)本實用新型實施例所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置的另一個進一步的方面，所述RS觸發(fā)器進一步包括，第一與非門，第二與非門，所述比較器的輸出端和低電平連接于所述第一與非門，所述PWM信號和所述第一與非門的輸出連接于所述第二與非門。
[0016]根據(jù)本實用新型實施例所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置的另一個進一步的方面，所述PWM控制單元包括多個RS觸發(fā)器和多個相應(yīng)的與非門，分別驅(qū)動多個驅(qū)動電路。
[0017]根據(jù)本實用新型實施例所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置的另一個進一步的方面，所述PWM控制單元包括2個RS觸發(fā)器和2個相應(yīng)的與非門，分別驅(qū)動2個驅(qū)動電路。
[0018]根據(jù)本實用新型實施例所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置的另一個進一步的方面，所述PWM控制單元還采用單片機或者微控制器構(gòu)成。
[0019]通過上述本實用新型的實施例，可以作為獨立的模塊，可移植性強；相比較以往脈寬控制的方案，該裝置的實時性強，直接控制當(dāng)前路的脈寬，而非下一周期；相比較以往抑制直流分量方案，該裝置功耗小，電源效率較高；該裝置適用于所有功率等級的硬開關(guān)逆變電源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0021]圖1所示為本實用新型實施例一種逆變電源抗磁飽和裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2所示為本實用新型實施例一種逆變電源抗磁飽和裝置的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3所示為本實用新型實施例部分電路元器件的工作時序圖。

【具體實施方式】
[0024]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0025]如圖1所示為本實用新型實施例一種逆變電源抗磁飽和裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]包括原邊采樣單元101，PWM控制單元102，驅(qū)動電路103。
[0027]所述原邊采樣單元101用于采集變壓器原邊電流信號；
[0028]所述PWM控制單元102用于根據(jù)所述原邊電流信號，實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM信號；
[0029]所述驅(qū)動電路103用于根據(jù)所述PWM信號驅(qū)動硬開關(guān)逆變電源。
[0030]作為本實用新型一個優(yōu)選的實施例，所述PWM控制單元102判斷所述原邊電流信號是否大于閥值，如果大于則實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM信號。
[0031]作為本實用新型一個優(yōu)選的實施例，所述PWM控制單元102進一步包括，比較器，RS觸發(fā)器，與非門；
[0032]所述比較器，用于比較所述原邊電流信號與所述閥值的大小；
[0033]所述RS觸發(fā)器，所述比較器的輸出連接于所述RS觸發(fā)器的設(shè)置端，所述PWM信號連接于所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端，當(dāng)所述原邊電流信號大于所述閥值時，所述RS觸發(fā)器在一個PWM周期內(nèi)保持輸出低電平，所述與非門將所述PWM信號和所述RS觸發(fā)器輸出的低電平與非后輸出。
[0034]作為本實用新型一個優(yōu)選的實施例，所述RS觸發(fā)器進一步包括，第一與非門，第二與非門，所述比較器的輸出端和低電平連接于所述第一與非門，所述PWM信號和所述第一與非門的輸出連接于所述第二與非門。
[0035]作為本實用新型一個優(yōu)選的實施例，所述PWM控制單元包括多個RS觸發(fā)器和多個相應(yīng)的與非門，分別驅(qū)動多個驅(qū)動電路103。
[0036]作為本實用新型一個優(yōu)選的實施例，所述PWM控制單元包括2個RS觸發(fā)器和2個相應(yīng)的與非門，分別驅(qū)動2個驅(qū)動電路103。
[0037]作為本實用新型一個優(yōu)選的實施例，所述PWM控制單元102還可以采用單片機或者微控制器構(gòu)成。
[0038]通過上述本實用新型實施例的裝置，可以作為獨立的模塊，可移植性強；相比較以往脈寬控制的方案，該裝置的實時性強，直接控制當(dāng)前路的脈寬，而非下一周期；相比較以往抑制直流分量方案，該裝置功耗小，電源效率較高；該裝置適用于所有功率等級的硬開關(guān)逆變電源。
[0039]如圖2所示為本實用新型實施例一種逆變電源抗磁飽和裝置的具體結(jié)構(gòu)圖。
[0040]在本實施例中電路元器件的劃分與圖1所示實施例中不同，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，無論怎樣劃分，這些電路元器件都要執(zhí)行本實用新型技術(shù)方案中的功能，從而完成本實用新型裝置的目的，在其它實施例中可能對電路元器件還有其它方式的劃分，但是都應(yīng)在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0041]在本例中包括偏磁判定電路201，PWM控制電路202，驅(qū)動電路203。
[0042]所述偏磁判定電路201進一步包括變壓器原邊2011，整流橋2012，采樣電阻Rl，輸入電阻R2，比較器UlA,上拉電阻R3，濾波電容Cl。
[0043]所述變壓器原邊2011將電流信號輸出到整流橋2012，通過整流橋2012的整流濾波功能將交流整流成為直流，該整流橋2012可以為全橋也可以為全波整流。
[0044]所述比較器UlA —端輸入為變壓器原邊的米樣電流信號，另一輸入端為預(yù)設(shè)的電流限值IS(即門限值)，當(dāng)采樣電流小于所述電流限值時，所述比較器UlA輸出高電平，判定無偏磁信號，當(dāng)所述采樣電流大于所述電流限值時，所述比較器UlA輸出低電平，判定為有偏磁信號。
[0045]所述PWM控制電路202進一步包括，第一 RS觸發(fā)器2021，與非門U2D，第二 RS觸發(fā)器2022，與非門U3D，第一非門U4A，第二非門U4B。
[0046]在本例中的PWM控制電路202包括兩路驅(qū)動的RS觸發(fā)器，在其它實施例中還可以包括單路或者更多路的驅(qū)動觸發(fā)。由于每一路的RS觸發(fā)器工作方式和電路元件構(gòu)成均一樣，因此在本例中不贅述其它路RS觸發(fā)器及相應(yīng)的驅(qū)動電路，只以第一 RS觸發(fā)器2021，與非門U2D和第一非門U4A為例進行說明。
[0047]所述第一 RS觸發(fā)器2021進一步包括，第一與非門U2A，第二與非門U2B。
[0048]當(dāng)輸入的PWM信號PWMA-1N為低電平時:
[0049]無論IP點為高電平還是低電平(也就是說無論比較器輸出高電平或者低電平)，與非門U2D輸出均為高(9、10有一個輸入為低電平時與非門U2D輸出都為高電平)，經(jīng)過第一非門U4A，PWMA-OUT仍為低電平。說明當(dāng)PWM信號為低電平時，即功率器件關(guān)斷時，該部分電路，只起到傳輸PWM信號的作用。
[0050]當(dāng)輸入的PWM信號PWMA-1N為高電平時:
[0051]若IP點為高電平(也就是說比較器輸出高電平)，即無偏磁信號，第一 RS觸發(fā)器2021的輸出端6置高，再與PWMA-1N在與非門U2D做邏輯與非運算，與非門U2D輸出低電平，再經(jīng)過第一非門U4A，PWMA-OUT輸出仍為高電平，即當(dāng)IP為高電平時，不對PWMA-1N進行控制。
[0052]若IP點為低電平(也就是說比較器輸出低電平)，即有偏磁信號，此時第一 RS觸發(fā)器2021的輸出端6置低，即使下一時刻IP點變?yōu)楦唠娖剑谝?RS觸發(fā)器2021輸出仍為低電平，直至在下一個PWM周期PWMA-1N變?yōu)榈碗娖讲庞锌赡茏兓?，該輸出?與PWMA-1N在與非門U2D做邏輯與非運算，輸出端8輸出變?yōu)楦唠娖?，再?jīng)過第一非門U4A, PWMA-OUT在IP點為低電平之后變?yōu)榈碗娖健?br> [0053]在本例中的第一非門U4A可以省卻，原因在于后面的驅(qū)動電路203可能需要高電平有效或者需要低電平有效，該第一非門U4A可以根據(jù)驅(qū)動電路203的需求而選擇性的設(shè)置或者取消。
[0054]上述的第一與非門U2A和第二與非門U2B組成的RS觸發(fā)器可以采用其它電路元器件構(gòu)成，PWM信號輸入RS觸發(fā)器的復(fù)位端(R端)，比較器輸入RS觸發(fā)器的設(shè)定端(S端),只要實現(xiàn)了在一個PWM周期內(nèi)根據(jù)比較器的輸出結(jié)果保持原有PWM信號或者將PWM信號置低即可。
[0055]上述的比較器，第一 RS觸發(fā)器，第二 RS觸發(fā)器，與非門等電路元器件可以使用單片機、微控制器、數(shù)字處理器等芯片實現(xiàn)PWM控制電路和一部分的偏磁判定電路的功能。
[0056]如圖3所示為本實用新型實施例部分電路元器件的工作時序圖。
[0057]在該圖中PWMA_IN連接RS觸發(fā)器的復(fù)位端(R端)，為一標(biāo)準(zhǔn)的PWM信號。
[0058]比較器的輸出端IP點連接RS觸發(fā)器的設(shè)置端(S端)，變壓器原邊電流信號與預(yù)設(shè)的閥值比較結(jié)果如圖中IP點高低電平的時序所示。
[0059]第二與非門U2B輸出端6的輸出如圖中所示，當(dāng)PWMA-1N為低電平時，IP點輸入為高電平，第二與非門U2B輸出端6輸出高電平，與非門U2D的輸出端8輸出高電平，第一非門U4A的輸出端2(即PWMA-OUT端)輸出低電平；當(dāng)PWMA-1N為高電平時，IP點輸入還為高電平，第二與非門U2B輸出端6輸出還是高電平，與非門U2D的輸出端8輸出低電平，第一非門U4A的輸出端2(即PWMA-OUT端)輸出高電平；當(dāng)PWMA-1N為高電平時，IP點輸入還為低電平，第二與非門U2B輸出端6輸出為低電平，與非門U2D的輸出端8輸出高電平，第一非門U4A的輸出端2 (即PWMA-OUT端)輸出低電平；當(dāng)一個PWM周期結(jié)束后，PWMA-1N為低電平時，IP點輸入為低電平，第二與非門U2B輸出端6輸出高電平，與非門U2D的輸出端8輸出高電平，第一非門U4A的輸出端2(即PWMA-OUT端)輸出低電平。
[0060]當(dāng)觸發(fā)器R端為高電平時，如果S端由低電平變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器的輸出端仍保持低電平，直到R端變?yōu)榈碗娖剑|發(fā)器的輸出才能變?yōu)楦唠娖健?br> [0061]通過上述本實用新型實施例的裝置，可以作為獨立的模塊，可移植性強；相比較以往脈寬控制的方案，該裝置的實時性強，直接控制當(dāng)前路的脈寬，而非下一周期；相比較以往抑制直流分量方案，該裝置功耗小，電源效率較高；該裝置適用于所有功率等級的硬開關(guān)逆變電源。
[0062]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于包括， 原邊采樣單元，PWM控制單元,驅(qū)動電路； 所述原邊采樣單元用于采集變壓器原邊電流信號； 所述PWM控制單元用于根據(jù)所述原邊電流信號，實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM信號; 所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述PWM信號驅(qū)動硬開關(guān)逆變電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于，所述PWM控制單元判斷所述原邊電流信號是否大于閥值，如果大于則實時的在一個PWM周期內(nèi)切斷PWM信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于，所述PWM控制單元進一步包括，比較器，RS觸發(fā)器，與非門； 所述比較器，用于比較所述原邊電流信號與所述閥值的大?。? 所述RS觸發(fā)器，所述比較器的輸出連接于所述RS觸發(fā)器的設(shè)置端，所述PWM信號連接于所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端，當(dāng)所述原邊電流信號大于所述閥值時，所述RS觸發(fā)器在一個PWM周期內(nèi)保持輸出低電平，所述與非門將所述PWM信號和所述RS觸發(fā)器輸出的低電平與非后輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于，所述RS觸發(fā)器進一步包括，第一與非門，第二與非門，所述比較器的輸出端和低電平連接于所述第一與非門，所述PWM信號和所述第一與非門的輸出連接于所述第二與非門。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于，所述PWM控制單元包括多個RS觸發(fā)器和多個相應(yīng)的與非門，分別驅(qū)動多個驅(qū)動電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于，所述PWM控制單元包括2個RS觸發(fā)器和2個相應(yīng)的與非門，分別驅(qū)動2個驅(qū)動電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變電源抗磁飽和裝置，其特征在于，所述PWM控制單元還采用單片機或者微控制器構(gòu)成。
【文檔編號】H02H7/122GK204131097SQ201420676189
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】趙智江, 馬金婷, 杜昌磊, 華勝, 李建平, 耿新然, 王興媛 申請人:北京時代科技股份有限公司