一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路的製作方法
2023-12-03 20:06:06 1
一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路，包括降壓供電電路和第二級供電電路，降壓供電電路包括直流輸入電路、功率變換電路、PWM控制電路、採樣反饋電路和低壓直流輸出電路，第二級供電電路包括開關管、PWM控制器和複數個從變壓器和複數個直流輸出端；從變壓器原邊繞組的第一端接降壓供電電路低壓直流輸出電路的正極，從變壓器原邊繞組的第二端通過開關管接所述低壓直流輸出電路的負極，開關管的控制端接PWM控制器的PWM控制信號輸出端；從變壓器的副邊繞組通過整流濾波電路接直流輸出端。本實用新型的輔助電源電路輸出電壓精度高、紋波小、變壓器易於製作。
【專利說明】
一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路[
【技術領域】
]
[0001]本實用新型涉及三相工頻逆變器，尤其涉及一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路。
[【背景技術】]
[0002]三相工頻逆變器驅動板的輔助電源的作用主要是給IGBT模塊的驅動電路提供電源，三相工頻逆變器的功率變換器件是IGBT模塊，因為IGBT模塊價格比較高，所以其驅動電壓要穩定，IGBT正常工作後驅動電壓不能被拉低，紋波要小。如果驅動電壓精度難以控制，其後果是有可能會把IGBT燒壞。
[0003]傳統三相大功率逆變器的輔助電源電路的結構和原理如圖1所示，包括直流輸入電路、功率變換電路、PWM控制電路、採樣反饋電路和低壓直流輸出電路。功率變換電路包括主變壓器Tl的原邊繞組和MOS管Ql，PWM控制電路包括PWM控制晶片Ul，採樣反饋電路包括輸出電壓採樣電路、基準電壓電路和隔離反饋電路，低壓直流輸出電路包括變壓器Tl的多個副邊繞組和對應的整流濾波輸出電路。三相大功率逆變器的IGBT驅動需要多組隔離的正負電源，IGBT驅動電源有6路,這麼多的輸出做在一個變壓器上有一定的困難,從安全的角度考慮，變壓器引腳間距需要有一定的安全距離。圖1所示的三相大功率逆變器的輔助電源電路可以看到變壓器Tl需要16個引腳，這麼多引腳的骨架很難製作，而且繞組在相同圈數的情況下外圈的繞組比內圈的繞組的耦合效果差，外圈繞組的輸出電壓會比內層的繞組小，變壓器輸出電壓精度難以控制，其後果是有可能會把IGBT燒壞。
[實用新型內容]
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種輸出電壓精度高、紋波小、變壓器易於製作的三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是，一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路，包括降壓供電電路和第二級供電電路，降壓供電電路包括直流輸入電路、功率變換電路、PWM控制電路、採樣反饋電路和低壓直流輸出電路，第二級供電電路包括開關管、PWM控制器和複數個從變壓器和複數個直流輸出端；從變壓器原邊繞組的第一端接降壓供電電路低壓直流輸出電路的正極，從變壓器原邊繞組的第二端通過開關管接所述低壓直流輸出電路的負極，開關管的控制端接PWM控制器的PWM控制信號輸出端；從變壓器的副邊繞組通過整流濾波電路接直流輸出端。
[0006]以上所述的輔助電源電路，從變壓器包括複數個副邊繞組，每個副邊繞組通過對應的整流濾波電路接對應的直流輸出端。
[0007]以上所述的輔助電源電路，所述的開關管是第二 MOS管，第二 MOS管的漏極接從變壓器原邊繞組的第二端，源極接所述低壓直流輸出電路的負極，柵極接PWM控制器的PWM控制信號輸出端。
[0008]以上所述的輔助電源電路，PWM控制器採用555時基集成電路及其外圍電路。
[0009]以上所述的輔助電源電路，從變壓器副邊繞組為帶有中心抽頭的繞組，整流濾波電路包括第一二極體、第二二極體、第一電容和第二電容，從變壓器副邊繞組第一端接第一二極體的陽極，第一二極體的陰極接直流輸出端的正極；從變壓器副邊繞組第二端接第二二極體的陰極，第一二極體的陽極接直流輸出端的負極；從變壓器副邊繞組的中心抽頭接地，第一電容接在直流輸出端的正極與地之間，第二電容接在直流輸出端的負極與地之間。
[0010]以上所述的輔助電源電路，變壓器副邊繞組第一端與從變壓器原邊繞組的第一端是同名端。
[0011 ] 以上所述的輔助電源電路，包括削反峰二極體，從變壓器原邊繞組包括第三端，變壓器原邊繞組的第一端從第二端與第三端之間的抽頭引出；削反峰二極體的陽極接所述低壓直流輸出電路的負極，陰極接變壓器原邊繞組的第三端。
[0012]以上所述的輔助電源電路，功率變換電路包括主變壓器和第一 MOS管，直流輸入電路的正極接主變壓器原邊繞組的第一端，主變壓器原邊繞組的第二端接第二 MOS管漏極，第二 MOS管的源極接直流輸入電路的負極，第二 MOS管的柵極PWM控制電路的PWM輸出端。
[0013]以上所述的輔助電源電路，低壓直流輸出電路包括主變壓器的副邊繞組和第一整流濾波電路，第一整流濾波電路接主變壓器的副邊繞組輸出端；PWM控制電路包括電源控制晶片及其外圍電路，第二MOS管的柵極接電源控制晶片的PWM輸出腳；採樣反饋電路包括晶片供電電路、電壓採樣比較電路和光耦隔離電路，晶片供電電路包括主變壓器的第二副邊繞組和第二整流濾波電路，第二整流濾波電路接主變壓器的第二副邊繞組輸出端；電壓採樣比較電路接第二整流濾波電路的輸出端，電壓採樣比較電路的輸出端通過光耦隔離電路接電源控制晶片的頻率補償輸入腳。
[0014]以上所述的輔助電源電路，採樣反饋電路包括電流採樣電阻，第二 MOS管的源極通過電流採樣電阻接直流輸入電路的負極；第二 MOS管的源極接電源控制晶片電流檢測輸入腳。
[0015]本實用新型三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路輸出電壓精度高、紋波小、變壓器易於製作。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0017]圖1是現有技術三相大功率逆變器的輔助電源電路的原理圖。
[0018]圖2是本實用新型實施例三相工頻逆變器驅動板輔助電源第一級電路的原理圖。
[0019]圖3是本實用新型實施例三相工頻逆變器驅動板輔助電源第二級電路的原理圖。
[【具體實施方式】]
[0020]本實用新型三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路的實施例的結構如圖2和圖3所示，一共包括兩部分電路，第一級是降壓供電電路，把220V直流輸入電壓降到12V電壓供給第二級電路使用，第二級電路把降壓後的電壓轉換成多路的正負電源輸出。
[0021]第一級降壓供電電路的工作原理如圖2所示:括直流輸入電路、功率變換電路、PWM控制電路、採樣反饋電路和低壓直流輸出電路。電路採用反激變換電路，當變換器接通電源時，輸入直流220V電壓經由電阻Rl和啟動二極體D2組成的啟動電路穩壓降壓後接UC3843的7腳，啟動電源控制晶片Ul (固定頻率電流模式控制器UC3843)進入正常工作，主變壓器Tl副邊繞組N3的供電電路開始工作，輸出經D6和Cll整流及濾波後輸出+12V電壓，+12V電壓由二極體Dl送到UC3843的7腳，+12V電壓高於晶片UC3843的啟動電壓使啟動二極體D2反偏，啟動電路停止工作，由副邊繞組N3的供電電路供電。
[0022]變換電路進入正常工作後，依據PWM脈寬調製方式工作，220V直流輸入電壓正極接主變壓器Tl的原邊繞組NI的I腳，NI繞組的2腳接MOS管Ql的D極(漏極)，MOS管Ql的S極(源極)經電流採樣電阻R7接直流輸入負極(地)。MOS管Ql的G極(柵極)通過驅動電阻R4接到Ul (UC3843)的PWM輸出腳出腳)。主變壓器Tl副邊繞組N2的輸出經過二極體D5整流以及電容ClO器濾波後，產生12V輸出直流電壓，供第二級電路使用。
[0023]主變壓器Tl副邊繞組N3的+12V輸出電壓由電阻R15和R13分壓後，與三端可調分流基準電壓源U3(TL431)中的2.5V參考電壓比較，然後通過光耦合器U2反饋到UC3843的頻率補償輸入腳(I腳)，控制輸出脈衝的佔空比，穩定主變壓器Tl副邊繞組N2和N3的輸出。電流採樣電阻R7檢測到開關管Ql的過流信號，送入UC3843的電流檢測輸入腳(3腳)，封鎖UC3843的輸出信號，實現過流保護。
[0024]第二級電路把第一級電路降壓後的12V電壓轉換成多路的正負電源輸出電路，由PWM控制晶片U2 (555時基集成電路)、M0S管Q2、變壓器T2和變壓器T3以及整流濾波輸出電路組成。
[0025]第二級電路的工作原理如下:電路採用反激變換電路，用一個MOS管Q2推動兩個從變壓器T2和T3。
[0026]PWM控制器採用555時基集成電路及其外圍電路。當第一級有電壓輸出時，輸入直流電壓12V到U2(V)的供電腳(8腳)，U2得到供電啟動到進入正常工作狀態後，電路依據PWM調製方式工作。
[0027]從變壓器T2和T3的結構相同，以從變壓器T2為例，從變壓器T2的原邊繞組NI第一端(2腳)從第二端(3腳)與第三端(I腳)之間的抽頭引出。削反峰二極體D8的陽極接第一級低壓直流輸出電路(12V直流電源)的負極，陰極接變壓器原邊繞組的第三端(I腳)。
[0028]12V直流電源的正極分別接從變壓器T2和從變壓器T3的原邊繞組NI的第一端(2腳)，原邊繞組NI的第二端(3腳)接MOS管Q2的D極(漏極)，MOS管Q2的S極(源極)接第一級低壓直流輸出電路(12V直流電源)的負極(地)。MOS管Q2的G極(柵極)通過驅動電阻R18接到U2 (NE555)的PWM輸出腳(3腳)。
[0029]從變壓器T2和從變壓器T3各有兩個副邊繞組，兩個副邊繞組的輸出有各自的整流二極體整流，各自的濾波電容濾除雜波後，輸出穩定的直流電壓。
[0030]從變壓器T2和從變壓器T3的副邊繞組都是帶有中心抽頭的繞組，以的副邊繞組N2、N3為例，整流濾波電路包括二極體D10、二極體Dl1、電容C14和電容C15，從變壓器副邊繞組第一端接二極體DlO的陽極，二極體DlO的陰極接直流輸出端的正極OUTl+;從變壓器副邊繞組N2、N3第二端接二極體Dll的陰極，二極體Dll的陽極接直流輸出端的負極OUTl-;從變壓器副邊繞組N2、N3的中心抽頭接地outlGND，電容C14接在直流輸出端的正極OUTl+與地OUtlGND之間，電容C15接在直流輸出端的負極OUTl-與地outlGND之間。
[0031]從變壓器副邊繞組第一端與從變壓器原邊繞組的第一端是同名端。
[0032]第二級電路沒有使用過壓和過流保護電路，原因是第二級的輸入電壓是由第一級變換得來的穩定直流電，第二級電路PWM控制IC(NE555)所輸出的PWM頻率和脈寬是固定的，所以這種模式輸出的電壓更穩，輸出電壓紋波更少，變壓器設計更加簡單。
[0033]綜上所述，主變壓器Tl的副邊輸出端的正極直接與第二級的兩個從變壓器T2、T3的原邊繞組的一個輸入端相連，從變壓器Τ2、Τ3原邊繞組的另一端與第二級電路中的MOS管的源極相連，MOS管的漏極接到主變壓器次級輸出的負極。第二級電路的PWM控制電路的輸出端連接到第二級電路中MOS管Q2的柵極。從變壓器的多組次級經整流、濾波後對IGBT供電。
[0034]和現有技術相比，本實用新型三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路實施例的有益效果是:主變壓器和從變壓器都比較容易設計，且各組輸出電壓精度高，紋波小。
【權利要求】
1.一種三相工頻逆變器驅動板的輔助電源電路，包括降壓供電電路，降壓供電電路包括直流輸入電路、功率變換電路、PWM控制電路、採樣反饋電路和低壓直流輸出電路，其特徵在於，包括第二級供電電路，第二級供電電路包括開關管、PWM控制器和複數個從變壓器和複數個直流輸出端；從變壓器原邊繞組的第一端接降壓供電電路低壓直流輸出電路的正極，從變壓器原邊繞組的第二端通過開關管接所述低壓直流輸出電路的負極，開關管的控制端接PWM控制器的PWM控制信號輸出端；從變壓器的副邊繞組通過整流濾波電路接直流輸出端。
2.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，從變壓器包括複數個副邊繞組，每個副邊繞組通過對應的整流濾波電路接對應的直流輸出端。
3.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，所述的開關管是第二MOS管，第二 MOS管的漏極接從變壓器原邊繞組的第二端，源極接所述低壓直流輸出電路的負極，柵極接PWM控制器的PWM控制信號輸出端。
4.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，PWM控制器採用555時基集成電路及其外圍電路。
5.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，從變壓器副邊繞組為帶有中心抽頭的繞組，整流濾波電路包括第一二極體、第二二極體、第一電容和第二電容，從變壓器副邊繞組第一端接第一二極體的陽極，第一二極體的陰極接直流輸出端的正極；從變壓器副邊繞組第二端接第二二極體的陰極，第一二極體的陽極接直流輸出端的負極；從變壓器副邊繞組的中心抽頭接地，第一電容接在直流輸出端的正極與地之間，第二電容接在直流輸出端的負極與地之間。
6.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，變壓器副邊繞組第一端與從變壓器原邊繞組的第一端是同名端。
7.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，包括削反峰二極體，從變壓器原邊繞組包括第三端，變壓器原邊繞組的第一端從第二端與第三端之間的抽頭引出；削反峰二極體的陽極接所述低壓直流輸出電路的負極，陰極接變壓器原邊繞組的第三端。
8.根據權利要求1所述的輔助電源電路，其特徵在於，功率變換電路包括主變壓器和第一 MOS管，直流輸入電路的正極接主變壓器原邊繞組的第一端，主變壓器原邊繞組的第二端接第二 MOS管漏極，第二 MOS管的源極接直流輸入電路的負極，第二 MOS管的柵極PWM控制電路的PWM輸出端。
9.根據權利要求8所述的輔助電源電路，其特徵在於，低壓直流輸出電路包括主變壓器的副邊繞組和第一整流濾波電路，第一整流濾波電路接主變壓器的副邊繞組輸出端；PWM控制電路包括電源控制晶片及其外圍電路，第二 MOS管的柵極接電源控制晶片的PWM輸出腳；採樣反饋電路包括晶片供電電路、電壓採樣比較電路和光耦隔離電路，晶片供電電路包括主變壓器的第二副邊繞組和第二整流濾波電路，第二整流濾波電路接主變壓器的第二副邊繞組輸出端；電壓採樣比較電路接第二整流濾波電路的輸出端，電壓採樣比較電路的輸出端通過光耦隔離電路接電源控制晶片的頻率補償輸入腳。
10.根據權利要求9所述的輔助電源電路，其特徵在於，採樣反饋電路包括電流採樣電阻，第二 MOS管的源極通過電流採樣電阻接直流輸入電路的負極；第二 MOS管的源極接電源控制晶片電流檢測輸入腳。
【文檔編號】H02M3/335GK204030965SQ201420452095
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】黨亞磊, 朱玉文, 喻定海 申請人:深圳市科瑞愛特科技開發有限公司