數字式大功率高頻逆變直流電源控制器的製作方法

2023-07-20 16:44:31

專利名稱：數字式大功率高頻逆變直流電源控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能夠產生低電壓大電流，且輸出電壓或電流均可調節的大功率高頻逆變整流裝置，為電鍍，氧化，電解，電泳，冶煉，石英加熱及提煉單晶矽等電化學處理提供高效穩定的直流電源。
背景技術：
隨著電子行業的飛速發展，更多以電子技術為依託的領域開始加大對單晶矽的需求。作為單晶生長過程中提供熱源的主要設備-大功率單晶矽直流加熱電源，也因此得到了更加廣泛的應用，但同時也對單晶矽加熱電源的實時性、智能性及可靠性提出了更高的要求。傳統的大功率單晶矽直流加熱電源主要採用變壓器和可控矽降壓，然後再通過整流獲得低壓大電流電源，傳統的可控矽電源存在效率低、功率因數低、輸出電壓紋波大、穩定性較差等問題。本實用新型提出數字式大功率高頻逆變直流電源控制器採用EDA技術， 結合微處理控制和CPLD，利用微處理控制CPLD產生佔空比、頻率可調的方波信號來控制 IGBT，使電源輸出功率根據要求進行變化，輸出功率的大小受微處理控制控制，並通過整流獲得了低電壓大電流直流電源，提高了電能轉換效率，且電源具有較高功率因數和較高的效率，電源整體節能效果明顯，其輸出的能量可直接為單晶爐內的石墨加熱器供熱，控溫精度高，可以滿足單晶在生長階段對溫度的嚴格要求。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題如何利用EDA技術，提高電能轉換效率，為單晶爐石墨加熱器供熱。為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，包括電流測量電路、電壓測量電路、功率給定電路、過流保護電路、過熱保護電路、缺相保護、鍵盤電路、微處理器、顯示、CPLD、第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路、第四驅動電路、第五驅動電路、第六驅動電路、D/A轉換電路、開關信號輸出電路和電源電路； 電流測量電路、電壓測量電路和功率給定電路的輸出端分別與微處理器的A/D 口連接；過流保護電路、過熱保護電路和缺相保護的輸出端分別與微處理器的I/O 口連接；鍵盤電路的輸出端與微處理器的I/O 口連接；顯示輸入端與微處理器的I/O 口連接；開關信號輸出電路的輸入端與微處理器的I/O 口連接；CPLD輸入端與微處理器的I/O 口連接；第一驅動電路(11)、第二驅動電路、第三驅動電路、第四驅動電路、第五驅動電路和第六驅動電路分別與CPLD的輸出端連接；D/A轉換電路與微處理器的I/O 口連接；電源電路的電壓輸出端與微處理器的電源端連接。第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路、第四驅動電路、第五驅動電路和第六驅動電路均為H橋型電路，輸出端分別控制各自主電路中的IGBT。電流測量電路利用霍爾電流傳感器採集總輸出電流信號，電流測量電路1的輸出信號為0-10VDC。[0007]電壓測量電路在直流輸出端利用分壓電阻採集總輸出電壓。本實用新型具有積極的效果(1)本實用新型的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器中，CPLD主要用於控制IGBT觸發信號的產生，微處理器主要完成電壓、電流和功率等模擬信號的採集，以及同時完成過流、過熱等信號的採集和輸出控制，CPLD可以輸出6 組獨立的頻率可調(7-12KHZ)佔空比(0-45%)可調方波信號，6組信號完全相同，並可以單獨控制，便於當某一路主電路故障時，可以及時關斷該路信號。(2)本實用新型的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，佔空比根據給定功率大小自動調整，功率給定採用 0-10VDC電壓，轉換成0-5V電壓信號，功率反饋信號採用0-10VDC電壓信號，功率調整採用 PID調節，可以精確地控制負載加熱功率。(3)本實用新型的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，由於採用全數字式控制，使功率輸出控制更為簡單，可靠性高。

圖1為實施例1的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器原理框圖。
具體實施方式
見圖1所示，本實施例的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，包括包括電流測量電路1、電壓測量電路2、功率給定電路3、過流保護電路4、過熱保護電路5、缺相保護 6、鍵盤電路7、微處理器8、顯示9、CPLD10、第一驅動電路11、第二驅動電路12、第三驅動電路13、第四驅動電路14、第五驅動電路15、第六驅動電路16、D/A轉換電路17、開關信號輸出電路18和電源電路19 ；電流測量電路1、電壓測量電路2和功率給定電路3的輸出端分別與微處理器8的A/D 口連接；過流保護電路4、過熱保護電路5和缺相保護6的輸出端分別與微處理器8的I/O 口連接；鍵盤電路7的輸出端與微處理器8的I/O 口連接；顯示9輸入端與微處理器8的I/O 口連接；開關信號輸出電路18的輸入端與微處理器8的I/O 口連接；CPLDlO輸入端與微處理器8的I/O 口連接；第一驅動電路11、第二驅動電路12、第三驅動電路13、第四驅動電路14、第五驅動電路15和第六驅動電路16分別與CPLDlO的輸出端連接；D/A轉換電路17與微處理器8的I/O 口連接；電源電路19的電壓輸出端與微處理器8的電源端連接。第一驅動電路11、第二驅動電路12、第三驅動電路13、第四驅動電路14、第五驅動電路15和第六驅動電路16均為H橋型電路，輸出端分別控制各自主電路中的IGBT。CPLDlO主要用於控制IGBT觸發信號的產生，微處理器8主要完成電壓、電流和功率等模擬信號的採集，以及同時完成過流、過熱等信號的採集和輸出控制，CPLDlO可以輸出 6組獨立的頻率可調(7-12KHZ)佔空比(0-45%)可調方波信號，6組信號完全相同，並可以單獨控制，便於當某一路主電路故障時，可以及時關斷該路信號。電流測量電路1利用霍爾電流傳感器採集總輸出電流信號，電流測量電路1的輸出信號為0-10VDC。電壓測量電路2在直流輸出端利用分壓電阻採集總輸出電壓。上述如此結構構成的本實用新型數字式大功率高頻逆變直流電源控制器的技術創新，對於現今同行業的技術人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技術進步性。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，其特徵在於，包括電流測量電路(1)、電壓測量電路(2)、功率給定電路(3)、過流保護電路(4)、過熱保護電路(5)、缺相保護(6)、鍵盤電路(7)、微處理器(8)、顯示(9)、CPLD(10)、第一驅動電路(11)、第二驅動電路(12)、第三驅動電路(13)、第四驅動電路(14)、第五驅動電路(15)、第六驅動電路(16)、D/A轉換電路 (17)、開關信號輸出電路(18)和電源電路(19)；電流測量電路(1)、電壓測量電路(2)和功率給定電路C3)的輸出端分別與微處理器(8)的A/D 口連接；過流保護電路G)、過熱保護電路(5)和缺相保護(6)的輸出端分別與微處理器⑶的I/O 口連接；鍵盤電路(7)的輸出端與微處理器(8)的I/O 口連接；顯示(9)輸入端與微處理器(8)的I/O 口連接；開關信號輸出電路(18)的輸入端與微處理器(8)的I/O 口連接；CPLD(10)輸入端與微處理器(8) 的I/O 口連接；第一驅動電路(11)、第二驅動電路(12)、第三驅動電路(13)、第四驅動電路(14)、第五驅動電路(15)和第六驅動電路(16)分別與CPLD(IO)的輸出端連接；D/A轉換電路(17)與微處理器(8)的I/O 口連接；電源電路(19)的電壓輸出端與微處理器(8)的電源端連接。
2.如權利要求1所述的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，其特徵在於，第一驅動電路(11)、第二驅動電路(12)、第三驅動電路(13)、第四驅動電路(14)、第五驅動電路(15)和第六驅動電路(16)均為H橋型電路，輸出端分別控制各自主電路中的IGBT。
3.如權利要求1所述的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，其特徵在於，電流測量電路(1)利用霍爾電流傳感器採集總輸出電流信號，電流測量電路(1)的輸出信號為 O-IOVDCo
4.如權利要求1所述的數字式大功率高頻逆變直流電源控制器，其特徵在於，電壓測量電路( 在直流輸出端利用分壓電阻採集總輸出電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種數字式大功率高頻逆變直流電源控制器及其方法，包括電流測量電路、電壓測量電路、功率給定電路、過流保護電路、過熱保護電路、缺相保護、鍵盤電路、微處理器、顯示、CPLD、第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路、第四驅動電路、第五驅動電路、第六驅動電路、D/A轉換電路、開關信號輸出電路和電源電路；本實用新型採用EDA技術，結合微處理控制和CPLD，利用微處理控制CPLD產生佔空比、頻率可調的方波信號來控制IGBT，使電源輸出功率根據要求進行變化，輸出功率的大小受微處理控制控制，並通過整流獲得了低電壓大電流直流電源，其輸出的能量可直接為單晶爐石墨加熱器供熱，控溫精度高，可以滿足單晶在生長階段對溫度的嚴格要求。
文檔編號H02M3/00GK202261016SQ20112033345
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者嶽亞新, 郭向陽 申請人:江蘇清能電源有限公司