一種大功率pwm型開關穩壓電源的製作方法
2023-05-09 06:52:01 1
專利名稱：一種大功率pwm型開關穩壓電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源技術領域，具體地說涉及一種大功率開關穩壓電源的電源設備。
背景技術：
電機生產企業中，用於直流電機性能檢測的電源設備，一般都採用線性穩壓電源為其供電。由於線性穩壓電源為調整管串聯型控制輸出供電方式，在大電流供電時，如30A電流。大電流通過使調整管承載發熱。更為重要的是，線性穩壓電源還有一個體積大，重量不輕的工頻變壓器。除此之外，線性穩壓電源的效率也很低，只有30% 40%，不節能。
實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種大功率開關穩壓電源設備，電能轉換效率可達85%以上。(二)技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種大功率PWM型開關穩壓電源，包括有交流輸入接口、EMI濾波器、浪湧電流控制單元、工頻整流器、電流互感採樣器、半橋電路變換器、高頻變壓器、PWM控制器、軟啟動電路、高頻整流濾波電路和直流輸出接口 ；所述的交流輸入接口與EMI濾波器的輸入接口相連接，所述EMI濾波器的輸出接口與所述浪湧電流控制單元的輸入接口相連接，所述浪湧電流控制單元的輸出接口與所述工頻整流器的交流側相連接，所述工頻整流器將交流電轉換成直流電；所述工頻整流器的直流側與所述半橋電路變換器相連接，所述半橋電路變換器的驅動端與PWM控制器連接，所述半橋電路變換器將直流電調製為高頻交變電流經所述高頻變壓器的原邊繞組；在所述高頻變壓器的副邊繞組輸出高頻交變電流用於所述高頻整流濾波電路，所述高頻整流濾波電路將高頻交變電流轉換成直流電輸出；所述浪湧電流控制單元的供電端由所述高頻變壓器的輔助繞組並聯；所述電流互感採樣器將輸出負載電流轉換成電壓信號，通過誤差放大電路反饋到PWM控制器。進一步，所述大功率PWM型開關穩壓電源還包括驅動變壓器、PWM驅動器；所述半橋電路變換器經由所述驅動變壓器和所述PWM驅動器通過PWM控制器所驅動。進一步，所述大功率PWM型開關穩壓電源還包括輔助電源、VADJ調節器；所述輔助電源與EMI濾波器連接，所述輔助電源為PWM控制器提供電壓；所述VADJ調節器用於外部人工調節PWM控制參量。進一步，所述大功率PWM型開關穩壓電源還包括V反饋電路、超壓檢測電路與所述LED顯示器；所述V反饋電路、超壓檢測電路和所述LED顯示器與直流輸出端連接。所述V反饋電路、超壓檢測電路用於穩定輸出電壓，所述LED顯示器用於顯示輸出的電壓電流參數。[0010]進一步，高頻變壓器的副繞組上接有浪湧電流控制單元，控制器件設置在EMI濾波器與工頻整流器之間，以NTC器件和繼電器觸點並聯而成。(三)有益效果本實用新型的大功率PWM型開關穩壓電源具有體積小，重量輕，電壓輸出穩定，能適應電壓波動大、範圍寬的電網電壓環境使用。同時，本實用新型的大功率PWM型開關穩壓電源還具有浪湧電流控制和過熱保護裝置，能防範因生產、測試、試驗過程中出現的輸出短路等問題，防止對電源設備的損壞。
圖1是本實用新型大功率PWM型開關穩壓電源原理方框圖。圖2是主電路的拓撲結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。如圖1，圖2所示，一種大功率PWM型開關穩壓電源，包括有交流輸入接口、EMI濾波器1、浪湧電流控制單元2、工頻整流器3、半橋電路變換器4、高頻變壓器5、PWM控制器
9、軟啟動電路14、高頻整流濾波電路6和直流輸出接口 ；所述交流輸入接口的交流電到所述EMI濾波器1，所述EMI濾波器I引入交流電，並阻止因開關穩壓電源在電流調製時所產生的電磁幹擾傳輸給電網；引入的交流電經所述浪湧電流控制單元2，所述浪湧電流控制單元2在開關穩壓電源啟動時降低開機衝擊電流；引入的交流電通過所述工頻整流器3輸出，所述工頻整流器3將交流電流轉換成直流電流並送到所述的半橋電路變換器4 ；所述半橋電路變換器4的驅動口與驅動變壓器7連接；PWM控制器9產生的PWM控制信號經PWM驅動器8、經驅動變壓器7送入半橋電路變換器4的驅動口，所述半橋電路變換器4在PWM脈寬調製信號控制下，將直流電流變換為高頻交變電流，通過所述高頻變壓器5的主繞組，在所述高頻變壓器5的副繞組感應產生低壓高頻交變電流，所述高頻整流濾波電路6將所述高頻變壓器5副繞組感應的高頻交變電流進行整流並且輸出；所述浪湧電流控制單元2的觸點SJ是繼電器的觸點，繼電器線圈的控制電源由所述高頻變壓器5的輔助繞組提供；所述電流互感採樣器10與高頻變壓器5的主繞組串聯，將半橋電路變換器4的高頻交變電流轉換成電壓信號，通過誤差放大電路11反饋到PWM控制器9 ;所述輔助電源18經過熱保護器17為PWM控制器9提供電源；所述VADJ調節器用於外部人工調節，調節PWM控制量；所述PWM控制器9產生輸出的PWM控制信號，經由所述PWM驅動器8和所述驅動變壓器7驅動所述半橋電路變換器4 ;所述V反饋電路12、超壓檢測電路13和所述LED顯示器16與直流輸出端連接，所述V反饋電路、超壓檢測電路用於穩定輸出電壓；所述LED顯示器16用於顯示整機的輸出電壓電流參數。圖2是本實用新型的主電路拓撲結構示意圖，在圖2中，交流AC電源經EMI濾波電路I後接入主電路，浪湧電流控制單元2的NTC器件和繼電器觸點SJ，該兩個器件的兩個端點分別接於EMI濾波電路I和工頻整流器3之間，SJ繼電器線圈的供電由高頻變壓器5的一個輔助繞組提供。引入的交流電壓經過工頻整流器3整流後，將直流高壓電源儲存在半橋電路變換器4的兩隻電容器Cl和C2中。如圖2所示，半橋電路變換器4是由兩隻電容器和兩隻MOSFET管組成。電容器Cl和C2串聯接法，兩隻MOSFET管Ql和Q2也是串聯接法。B點和A點之間連接有高頻變壓器5的原邊繞組、電容器C3、電流互感採樣器IT的原邊繞組，它們構成串聯迴路。半橋電路變換器4工作時，在PWM信號驅動下，將直流電變換為高頻交變電流作用於高頻變壓器5的主繞組上，從高頻變壓器5的副邊繞組輸出低壓高頻交變電流，經高頻整流濾波電路6整流濾波後，為直流電機性能檢測提供大功率的DC穩定電源。本實用新型大功率PWM型開關穩壓電源的控制系統是由電流互感採樣器10、誤差放大電路11、V反饋電路12、超壓檢測電路13和PWM控制器9組成的閉環控制系統。如圖1、圖2所示，半橋電路變換器4在變換運行時，電流互感採樣器10實時採集運行電流，將採集信號引入誤差放大電路11進行處理，電流參數則送入PWM控制器9 ;另一方面，經高頻整流濾波電路6輸出的DC電源，經超壓檢測電路13檢測和V反饋電路12的處理，其電壓參數也送入PWM控制器9。 PWM控制器9將電流、電壓參數進行處理後，輸出調整PWM脈寬，經PWM驅動器8，驅動變壓器7，為半橋電路變換器4的雙管Q1、Q2提供PWM調製信號，從而形成閉環控制，保持電源的穩定輸出。本實用新型大功率PWM型開關穩壓電源的控制系統中，設置有軟啟動電路14，以減小開機對主電路的衝擊；在控制系統中，外置設有VADJ調節器15，可以方便地調節穩壓電源的電壓輸出值；同時，電源還設置有LED顯示器，實時顯示電源輸出的電壓、電流值，以便用戶了解和掌握；在控制系統中，還設置有過熱保護裝置17。過熱保護裝置17安裝在兩隻MOSFET管Ql和Q2的外表面，以檢測MOSFET管的實際工作溫度，當因過載或短路造成的過電流使MOSFET管溫度上升，過熱保護裝置17將自動切斷PWM控制器9的電源供電，停止輸出PWM調製信號，關閉開關電源，保護MOSFET管不受損害。如圖2所示，工頻整流器3由4隻二極體Dl、D2、D3、D4組成；半橋電路變換器4由2隻電容器Cl、C2和2隻MOSFET管Ql和Q2組成；IT為電流互感採樣器10 ；T1為高頻變壓器5，其的副邊繞組與2隻高頻整流二極體D5和D6相接，電容器C4為高頻整流濾波；在DC輸出電源端C4的正極端引出電壓信號，在電阻Rl端引出電流信號，作為超壓檢測電路13、V反饋電路12的測控點，為PWM控制器9提供電壓、電流反饋信號。高頻變壓器5的一個輔助繞組，為浪湧電流控制單元的繼電器SJ供電。SI開關為220V/110V市電電壓切換開關，本實用新型的大功率開關電源可使用兩種市電電源。本實用新型的大功率PWM型開關穩壓電源具有體積小，重量輕，電壓輸出性能穩定，能適應電網電壓波動大、範圍寬的電壓環境使用。同時，本實用新型的大功率PWM型開關穩壓電源還具有浪湧電流控制和過熱保護裝置，能防範因生產、測試、試驗過程中出現的輸出短路等問題，防止對電源設備的損壞。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種大功率PWM型開關穩壓電源，其特徵在於:包括有交流輸入接口、EMI濾波器、浪湧電流控制單元、工頻整流器、電流互感採樣器、半橋電路變換器、高頻變壓器、PWM控制器、軟啟動電路、高頻整流濾波電路和直流輸出接口 ；所述的交流輸入接口與EMI濾波器的輸入接口相連接，所述EMI濾波器的輸出接口與所述浪湧電流控制單元的輸入接口相連接，所述浪湧電流控制單元的輸出接口與所述工頻整流器的交流側相連接，所述工頻整流器將交流電轉換成直流電；所述工頻整流器的直流側與所述半橋電路變換器相連接，所述半橋電路變換器的驅動端與PWM控制器連接，所述半橋電路變換器將直流電調製為高頻交變電流經所述高頻變壓器的原邊繞組；在所述高頻變壓器的副邊繞組輸出高頻交變電流用於所述高頻整流濾波電路，所述高頻整流濾波電路將高頻交變電流轉換成直流電輸出；所述浪湧電流控制單元的供電端由所述高頻變壓器的輔助繞組並聯；所述電流互感採樣器將輸出負載電流轉換成電壓信號，通過誤差放大電路反饋到PWM控制器。
2.如權利要求1所述的大功率PWM型開關穩壓電源，其特徵在於:所述大功率PWM型開關穩壓電源還包括驅動變壓器、PWM驅動器；所述半橋電路變換器經由所述驅動變壓器和所述PWM驅動器通過PWM控制器所驅動。
3.如權利要求1所述的大功率PWM型開關穩壓電源，其特徵在於:所述大功率PWM型開關穩壓電源還包括輔助電源、VADJ調節器；所述輔助電源與EMI濾波器連接，所述輔助電源為PWM控制器提供電壓；所述VADJ調節器用於外部人工調節PWM控制參量。
4.如權利要求1所述的大功率PWM型開關穩壓電源，其特徵在於:所述大功率PWM型開關穩壓電源還包括V反饋電路、超壓檢測電路與所述LED顯示器；所述V反饋電路、超壓檢測電路和所述LED顯示器與直流輸出端連接，所述V反饋電路、超壓檢測電路用於穩定輸出電壓，所述LED顯示器用於顯示輸出的電壓電流參數。
5.如權利要求1所述的大功率PWM型開關穩壓電源，其特徵在於:高頻變壓器的副繞組上接有浪湧電流控制單元，控制器件設置在EMI濾波器與工頻整流器之間，以NTC器件和繼電器觸點並聯而成。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率PWM型開關穩壓電源，包括有交流輸入接口、EMI濾波器、浪湧電流控制單元、工頻整流器、電流互感採樣器、半橋電路變換器、高頻變壓器、PWM控制器、軟啟動電路、高頻整流濾波電路和直流輸出接口；本實用新型的大功率PWM型開關穩壓電源具有體積小，重量輕，電壓輸出穩定，能適應電網電壓波動大、範圍寬的電壓環境使用。同時，本實用新型的大功率PWM型開關穩壓電源還具有浪湧電流控制和過熱保護裝置，能防範因生產、測試、試驗過程中出現的輸出短路等問題，防止對電源設備的損壞。
文檔編號H02M7/217GK202940740SQ201120557478
公開日2013年5月15日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者李偉平 申請人:寧波五馬電器有限公司