低頻電子式電源變壓器的製作方法
2023-12-02 09:44:46
專利名稱：低頻電子式電源變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源變壓器技術，特別是一種低頻電子式電源變壓器。
當電源變壓器的輸出功率超過100～200W以上，電感式電源變壓器的重量重和體積大的矛盾已經非常突出，而電子式電源變壓器的可靠性低，壽命短，電磁兼容難通過，成本太高已經成為市場難以接受的關鍵。
本低頻電子式電源變壓器，包括防雷擊及電磁兼容組件、整流電路以及逆變器；其特徵在於所述逆變器是低頻逆變器，該低頻逆變器由兩個開關管為核心的開關電路、電容分壓電路、電阻R1和電容C3及觸發管DB3組成的積分延時啟動電路、驅動變壓器T3、逆變變壓器T2以及保護模塊U1組成；所述開關電路由兩個三極體(Q1、Q2)和若干限流、保護電阻組成，三極體Q1、限流電阻R6、開關管Q2以及限流電阻R7依次串聯，Q2基極接觸發管DB3，限流電阻R7通過保護模塊U1的取樣端接地；逆變變壓器T2的初級線圈和驅動變壓器T3的線圈L3C串聯跨接於兩個開關管的中點與分壓電容C1、C2的中點；驅動變壓器T3的一個輸出線圈L3A同名端串聯電阻R3接於Q1基極，另一端接兩個三極體的公共點；L3B的同名端接地，另一端串聯電阻R5接Q2基極，逆變變壓器T2的次級輸出交流矩形波電壓。本低頻逆變器的工作頻率範圍為200～7500HZ。
本實用新型與現有的電感式和電子式電源變壓器兩大系列電源變壓器相比，不僅吸取了兩者的優點於一身，如重量輕，可靠性高，轉換效率較高，功率因數高，交流輸出距離遠(6-10M以上)，電磁幹擾問題易處理，外形尺寸的適應性強等；而且從跟本上解決了電子變壓器的發熱問題，如100W電子變壓器與100W低頻電子電源變壓器相比，用同樣型號的開關管，若不加散熱片，前者幾分鐘就會因為過熱(P-N結耐溫155℃左右)而燒毀，而後者溫度只有110℃以內，工作非常穩定；再者，由於工作條件的大大改善，使得該產品對元器件的要求也大大下降，而整機的可靠性有明顯提高，因此成本明顯下降(達到20％以上降幅)，這一點對大規模生產的電源，可以起到事半功倍的效果，有著非常重要的經濟價值和社會意義。
如原理框
圖1所示，本低頻電子式電源變壓器包括防雷擊及電磁兼容組件1、整流器2以及低頻逆變器3。本實用新型低頻逆變器的工作頻率範圍為200～7500HZ，工作頻率主要由逆變變壓器T2初級線圈、驅動變壓器T3的初級線圈、分壓電容以及電路的分布參數確定。在變壓器次級接入整流濾波電路4即可以組成一個高精度的直流電源。
其典型實施例如電路圖2所示。防雷擊及電磁兼容組件是直接與供電電網連接的法定要求，一方面，防止經由供電電網將雷電衝擊和電網幹擾傳遞到變壓器中，損壞或幹擾變壓器正常工作，另一方面，隔離由變壓器自身產生的各種幹擾反向傳遞的電網中去。
整流電路用於將輸入的交流正弦波整流成脈動直流電，可採用傳統的橋式整流電路。
低頻逆變器用來將脈動直流電逆變成交流矩形波輸出，其工作頻率範圍為200～7500HZ，比傳統的電子變壓器頻率範圍15～30KHZ低的多。
低頻逆變器含有兩個開關管為核心的開關電路、一對電容(C1、C2)組成的分壓電路、電阻R1和電容C3及DB3組成的積分延時啟動電路、驅動變壓器T3、逆變變壓器T2以及保護模塊U1組成。
低頻逆變器中開關電路採用的開關管是三極體、或MOS管、或IGBT管等。
所述低頻逆變器的開關電路由兩個三極體(Q1、Q2)和若干限流、保護電阻組成，三極體Q1、限流電阻R6、開關管Q2以及限流電阻R7依次串聯，三極體Q1、Q2基極與發射極之間分別連接保護電阻(R2、R4)，Q2基極接觸發管DB3，限流電阻R7通過保護模塊U1的取樣端接地；逆變變壓器T2的初級線圈和驅動變壓器T3的線圈L3C串聯跨接於兩個開關管的中點與分壓電容C1、C2的中點；驅動變壓器T3的一個輸出線圈L3A同名端串聯電阻R3接於Q1基極，另一端接兩個三極體的公共點；L3B的同名端接地，另一端串聯電阻R5接Q2基極。
上述低頻逆變器的兩個開關管(Q1、Q2)輸出端可分別並接一個保護二極體(D5、D6)。
保護模塊U1是利用逆變變壓器在輸出過載或短路時初級電流的增加，引起的低頻逆變器工作電流的增加，通過檢測此增加量達到某一限定值，然後改變其工作狀態，使低頻逆變器3進入抑制狀態，從而實現對整個變壓器的保護。本實用新型保護模塊U1採用SH-01保護模塊。
圖2所示實施例的輸入電壓為230V/50HZ，輸出電壓12V/100W，工作頻率為2500HZ左右。電路工作過程如下其將輸入的50HZ正弦波電壓，經整流橋D1-D4整流後變為100HZ脈動直流，經電容C1、C2分壓，分別與開關管Q1、Q2配合工作，電阻R1和電容C3組成積分電路，當C3充電電壓達到觸發管DB3啟動電壓時，使Q2基極正向偏置，則Q2立即導通；此時，C2通過逆變變壓器T2初級線圈和驅動變壓器T3的輸入線圈L3C及Q2放電，這樣驅動變壓器T3的輸出線圈L3A、L3B產生感應電壓U1、U2，U1使開關管Q1快速導通，U2反饋至Q2基極使其加速截止，完成一次交變過程；之後，Q1、Q2通過驅動變壓器T3的輸出線圈L3A、L3B的作用，如此不斷循環，則在逆變變壓器T2的次級上感應產生低頻交流矩形波輸出。
圖3為其另一實施電路。其電路的基本結構同圖2實施例，所不同之處是將圖2的驅動變壓器T3和逆變變壓器T2用一個帶驅動線圈的逆變變壓器T代替。驅動變壓器T2初級線圈和T2的L3C合併，L3A與T2初級線圈接成自耦形式，L3B的接法不變。逆變變壓器T的初級線圈L3和L1的公共端接三極體Q2集電極，驅動線圈L1的同名端串聯電阻R3接Q1的基極，初級線圈L3的同名端接分壓電容(C1、C2)的公共點，驅動線圈L2串接電阻R5接於Q2的基極與發射極之間。其工作過程同上述圖2實施例所述，不再贅述。
由於本實用新型的逆變變壓器的工作頻率設計在200～7500HZ的低頻段，因此驅動變壓器T3、逆變變壓器T2以及帶驅動線圈的逆變變壓器T均可採用矽鋼片鐵芯，使成本大大降低。
權利要求1.一種低頻電子式電源變壓器，包括防雷擊及電磁兼容組件、整流電路以及逆變器；其特徵在於所述逆變器是低頻逆變器，該低頻逆變器由開關電路、電容分壓電路、電阻R1和電容C3及觸發管DB3組成的積分延時啟動電路、驅動變壓器T3、逆變變壓器T2以及保護模塊U1組成；所述開關電路由兩個三極體(Q1、Q2)和若干限流、保護電阻組成，三極體Q1、限流電阻R6、開關管Q2以及限流電阻R7依次串聯，Q2基極接觸發管DB3，限流電阻R7通過保護模塊U1的取樣端接地；逆變變壓器T2的初級線圈和驅動變壓器T3的線圈L3C串聯跨接於兩個開關管的中點與分壓電容C1、C2的中點；驅動變壓器T3的一個輸出線圈L3A同名端串聯電阻R3接於Q1基極，另一端接兩個三極體的公共點；L3B的同名端接地，另一端串聯電阻R5接Q2基極，逆變變壓器T2的次級輸出交流矩形波電壓。
2.根據權利要求1所述低頻電子式電源變壓器，其特徵在於所述低頻逆變器的工作頻率範圍為200～7500HZ。
3.根據權利要求1所述低頻電子式電源變壓器，其特徵在於所述低頻逆變器的保護模塊採用SH-01模塊。
4.根據權利要求1所述低頻電子式電源變壓器，其特徵在於所述的驅動變壓器T3和逆變變壓器T2能用一個帶驅動線圈的逆變變壓器T代替。
5.根據權利要求1或4所述低頻電子式電源變壓器，其特徵在於所述的驅動變壓器T3、逆變變壓器T2以及帶驅動線圈的逆變變壓器T均採用矽鋼片鐵芯。
6.根據權利要求1所述低頻電子式電源變壓器，其特徵在於在所述低頻逆變器中，開關電路採用的開關管是三極體、或MOS管、或IGBT管。
7.根據權利要求1所述低頻電子式電源變壓器，其特徵在於所述低頻逆變器的兩個三極體輸出端分別並接一個保護二極體。
專利摘要一種低頻電子式電源變壓器,包括電磁兼容組件、整流電路以及逆變器;其特徵在於:所述的逆變器是低頻逆變器,該低頻逆變器由開關電路、一對電容組成的分壓電路、延遲啟動電路、驅動變壓器T3、逆變變壓器T2以及保護模塊組成;T2初級線圈和T3的輸入線圈L3C串聯接於兩個開關管的輸出迴路,T3的兩個輸出線圈L3A、L3B分別接於兩個開關管的輸入迴路,T2的次級輸出交流矩形波電壓。其工作頻率範圍為200～7500Hz,具有重量輕,可靠性高,轉換效率較高,功率因數高,使用壽命長、電磁兼容性好、交流輸出距離遠、成本低以及體積小等諸多特點,解決了電子變壓器發熱問題,對元器件的要求也大大下降,廣泛適用於電子產品、照明燈具等產品使用。
文檔編號H02M7/04GK2512155SQ0125779
公開日2002年9月18日 申請日期2001年10月31日 優先權日2001年10月31日
發明者劉軍 申請人:劉軍