專利名稱：主回路串聯式高頻開關電源的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高頻開關電源，特別是一種主回路串聯式高頻開關電源。
背景技術：
目前大功率直流開關電源如直流電焊機等一般都采用三相380伏交流電輸入供電。在該電源中采用耐壓為1000V以上的IGBT單管或模塊作為功率開關管，該晶體管所制作的開關電源頻率低、發熱大、重量重、體積大、動態響應慢、成本高。耐壓1000V以上的MOSFEF功率場效應管因內阻大、價格貴而不實用。耐壓500-600V的MOSFEF功率場效應管因耐壓不夠而無法在需耐壓1000V左右的主回路中使用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種頻率高、發熱小、重量輕、體積小、動態響應迅速、成本低并且用低擊穿電壓的場效應管在高壓回路中使用的主回路串聯式高頻開關電源。
本發明的技術方案是它由1個主電路或2個以上主電路并聯連接組成。每個主電路包括有電源部分、整流橋、A主回路、B主回路、開關管驅動器及控制電路、變壓器T1、變壓器T2和輸出電路組成。電源部分和整流橋的輸入端相連接。整流橋的輸出端分別和A主回路、B主回路相連接。A、B兩主回路采用正激、全橋、半橋三種電路連接方式相連接，同一主電路中A、B兩主回路串聯連接在一起。A主回路的輸出端和變壓器T1的輸入端相連接，B主回路的輸出端和變壓器T2的輸入端相連接。變壓器T1、T2的輸出端均和輸出電路相連接。
所述的電源部分采用380V交流電輸入供電。
所述的整流橋由V1-V6六只二極管組成并把380V交流電整流變成直流電供主回路使用。
所述的變壓器T1和T2的初級線圈的匝數相同，次級線圈的匝數也相同。T1和T2的次級采用同名端相連接的方法相接，即兩輸出端3相連接，兩輸出端4相連接，在全橋和半橋電路中T1、T2兩輸出端的中間抽頭5相連接。
所述的輸出電路由兩只二極管V7、V8和電感線圈L組成，兩變壓器T1、T2的輸出經兩只二極管整流再經濾波電感L濾波后作為本主電路的輸出。
所述的在主電路中A、B兩主回路以正激方式相連接的電路(見附圖3)是A主回路由濾波電容C1，二極管V9、V10，電阻R1、R2和場效應管Q1、Q2組成。整流橋的正輸出端和C1的正極、Q1的漏極D、V10的陰極相接。C1的負極、V9的陽極、Q2的源極S相互連接在一起。V9的陰極分別和Q1的源極S相接后再和變壓器T1的輸入端1相接。V10的陽極和Q2的漏極D相接后再和變壓器T1的輸入端2相接。B主回路由濾波電容C2，二極管V11、V12，電阻R3、R4和場效應管Q3、Q4組成。整流橋的負輸出端和C2的負極、V11的陽極、Q4的源極S相接。C2的正極、Q3的漏極D、V12的陰極相互連接在一起后又與A主回路中C1的負極相連接。V11的陰極和Q3的源極S相連接后再與變壓器T2的輸入端1相連接。V12的陽極和Q4的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端2相連接。在本電路的A、B兩主回路中均可各有2只以上場效應管配以相應數量的二極管及電阻連接組成。
所述的在主電路中A、B兩主回路以全橋方式相連接的電路(見附圖4)是A主回路由濾波電容C3，電阻R5、R6、R7、R8，場效應管Q5、Q6、Q7、Q8組成。整流橋的正輸出端和C3的正極，Q5、Q6的漏極D相接。C3的負極和Q7、Q8的源極S相互連接在一起。Q5的源極S和Q7的漏極D相連接后再和變壓器T1的輸入端1相連接。Q6的源極S和Q8的漏極D相連接后再和變壓器T2的輸入端2相連接。B主回路由濾波電容C4、電阻R9、R10、R11、R12和場效應管Q9、Q10、Q11、Q12組成。C4的正極和Q9、Q10的漏極D相互連接后再與A主回路的C3的負極相連接。C4的負極和Q11、Q12的源極S相互連接后再接整流橋的負輸出端。Q9的源極S和Q11的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端1相連接。Q10的源極S和Q12的漏極D相接后再與變壓器T2的輸入端2相連接。
所述的在主電路中A、B兩主回路以半橋方式相聯接的電路(見附圖5)是A主回路由濾波電容C5、C6，電阻R13、R14、R15、R16和場效應管Q13、Q14、Q15、Q16組成。整流橋的正輸出端和C5的正極及Q13、Q14的漏極D相連接。Q13和Q14的源極S相連接后既與變壓器T1的輸入端1相連接又與Q15、Q16的漏極D相連接。C5的負極與C6的正極相接后再與變壓器T1的輸入端2相連接。C6的負極與Q15、Q16的源極S相連接。B主回路由濾波電容C7、C8，電阻R17、R18、R19、Q20和場效應管Q17、Q18、Q19、Q20組成。整流橋的負輸出端和C8的負極及Q19、Q20的源極S相接，C8的正極與C7的負極相接后再與變壓器T2的輸入端2相連接，Q19、Q20的漏極D相接后既與Q17、Q18的源極S相接又與變壓器T2的輸入端1相接，C7的正極與Q17、Q18的漏極D相接后再與A主回路的C6的負極相接。
所述的以正激、全橋、半橋連接方式相連接的主電路中，A、B兩主回路均可各有2只或2只以上場效應管并聯連接，并根據需要連接相應數量的電容、二極管、電阻組成主電路。
所述的以正激、全橋、半橋連接方式相連接的A、B兩主回路中，各場效應管Q1～Q20的柵極G均與一相對應的電阻R1～R20相連接。各場效應管Q1～Q20的源極S和各電阻R1～R20的另一端均分別與開關管驅動器及控制電路相連接。
所述的場效應管均選用耐500V-600V電壓的MOSFEF場效應管。
本發明的工作原理是380V交流電經整流橋整流，電容濾波后供A、B兩主回路使用。所有開關管均有驅動器同步驅動。在主電路中，A、B兩主回路所連接的兩只變壓器采用次級同名端并聯連接。如果不是采用這種方法，就會因電路及變壓器參數不一致而導致A、B兩路電容上電壓不平衡。例如在空載狀態下，如果A路變壓器損耗8W，B路變壓器損耗5W，這將導致A、B兩路上電容電壓嚴重不平衡，甚至擊穿開關管，而采用次級并聯后，當B路電容電壓升高，則對應A路變壓器損耗完全由B路變壓器次級通過A路變壓器次級傳送到A路變壓器，這樣使B路電容電壓下降，A路電容電壓上升而達到平衡，開關管就不會被擊穿了。上述技術方案使本電源中耐500V-600V電壓的開關管完全能在380V交流電輸入的高電壓回路中使用，因整個電源由幾個主電路并聯連接組成，各主電路又獨立工作，所以即便一只主電路出現故障，只要其他主電路輸出的電流仍能滿足使用需要，本電源還可繼續工作。
本發明的有益效果是提供了一種低電壓的場效應管在高電壓回路中使用的主回路串聯式高頻開關電源，跟原1000V以上IGBT所組成的電源相比，本發明具有頻率高、發熱小、重量輕、體積小、動態響應迅速、成本低的優點。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的電路方框圖。
圖2是本發明主電路連接示意圖。
圖3是本發明A、B兩主回路采用正激方式連接的結構示意圖。
圖4是本發明A、B兩主回路采用全橋方式連接的結構示意圖。
圖5是本發明A、B兩主回路采用半橋方式連接的結構示意圖。
附圖中1、電源部分；2、整流橋；3、A主回路；4、B主回路；5、開關管驅動器及控制電路；6、變壓器T1；7、變壓器T2；8、輸出電路。
具體實施例方式
如圖2所示380V交流電分別和并聯連接在一起的主電路I、主電路II、主電路III和主電路IV相連接。主電路I、II、III、IV輸出端并聯連接后輸出。
如圖1所示在各主電路中各部件的連接方法如下電源部分1和整流橋2相連接。整流橋2分別和A主回路3、B主回路4相連接。A、B兩主回路均與開關管驅動器及控制電路相連接。A、B兩主回路3、4分別和變壓器T16和變壓器T27相連接。同時A、B兩主回路串聯連接，變壓器T16和變壓器T27均和輸出電路8相連接。
如圖3所示380V交流電源與整流橋V1-V6相接并使380V交流電變成直流電向A、B兩主回路供電。整流橋與A、B兩主回路的濾波電容C1、C2相接并對輸入電進行濾波后供場效應管等使用。A主回路由場效應管Q1、Q2，濾波電容C1，電阻R1、R2和二極管V9、V10連接組成。A主回路的輸出端接變壓器T1的初級線圈端1、2。B主回路由場效應管Q3、Q4，濾波電容C2，電阻R3、R4和二極管V11、V12連接組成。B主回路的輸出端接變壓器T2的初級線圈端1、2。變壓器T1的次級線圈端3和變壓器T2的次級線圈端3相接，T1的次級線圈端4和T2的次級線圈端4相接。兩變壓器的輸出端與輸出電路相接。輸出電路由電阻V7、V8和電感L組成。T1、T2的端點3均和V7的陽極相接。T1、T2的端點4既和V8的陽極相接又作為本主電路的一個輸出端子。電阻V7、V8的陰極相接后再與電感L相接，電感L的另一端作為本主電路的另一輸出端子。本電路是主電路中A、B兩主回路采用正激方法相連接的電路圖。
如圖4所示A主回路由場效應管Q5、Q6、Q7、Q8，濾波電容C3和電阻R5、R6、R7、R8連接組成。B主回路由場效應管Q9、Q10、Q11、Q12，濾波電容C4和電阻R9、R10、R11、R12連接組成。變壓器T1的中間抽頭5和變壓器T2的中間抽頭5相連接，V7、V8的陰極相接后與L串聯后作為主電路的正輸出端，變壓器中間抽頭5作為本主電路的負輸出端。本電路其他電路部分的元器件及連接方法和圖3所示相同。本電路是主電路中A、B兩回路采用全橋方法相連接的電路圖。
如圖5所示A主回路由場效應管Q13、Q14、Q15、Q16，濾波電容C5、C6和電阻R13、R14、R15、R16連接組成。B主回路由場效應管Q17、Q18、Q19、Q20，濾波電容C7、C8和電阻R17、R18、R19、R20連接組成。本電路其他電路部分的元器件及連接方法和圖3所示相同。變壓器次級線圈和輸出電路的元器件及連接方法如圖4所示相同。本電路是主電路中A、B兩主回路采用半橋方法相連接的電路圖。
權利要求
1.本發明是一種主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于它由1個主電路或2個以上主電路并聯連接組成，每個主電路包括有電源部分、整流橋、A主回路、B主回路、開關管驅動器及控制電路、變壓器T1、變壓器T2、輸出電路；電源部分和整流橋的輸入端相連接，整流橋的輸出端分別和A主回路、B主回路相連接，A、B兩主回路采用正激、全橋、半橋三種電路連接方式相連接，同一主電路中A、B兩主回路串聯連接在一起，A、B兩主回路均與開關管驅動器及控制電路相連接；A主回路的輸出端和變壓器T1的輸入端相連接，B主回路的輸出端和變壓器T2的輸入端相連接，變壓器T1、T2的輸出端均和輸出電路相連接；所述的電源部分采用380V交流電輸入供電；所述的整流橋由V1-V6六只二極管組成并將380V交流電整流變成直流電供主電路使用；所述的變壓器T1和T2的初級線圈的匝數相同；次級線圈的匝數也相同，T1、T2的次級采用同名端相連接的方式相接，即兩輸出端3相連接，兩輸出端4相連接，在全橋和半橋電路中T1、T2兩輸出端的中間抽頭5相連接；所述的輸出電路由兩只二極管V7、V8和電感線圈L組成，兩變壓器T1、T2的輸出經兩只二極管整流再經濾波電感L濾波后作為本主電路的輸出。
2.根據權利要求1所述的主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于它有主電路I、主電路II、主電路III和主電路IV并聯連接在一起組成本發明的高頻開關電源。
3.根據權利要求1所述的主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于在主電路中A、B兩主回路以正激方式相連接的電路是A主回路由濾波電容C1、二級管V9、V10，電阻R1、R2和場效應管Q1、Q2組成；整流橋的正輸出端和C1的正極、Q1的漏極D、V10的陰極相接；C1的負極、V9的陽極、Q2的源極S相互連接在一起，V9的陰極分別和Q1的源極S相接后再和變壓器T1的輸入端1相接，V10的陽極和Q2的漏極D相接后再和變壓器T1的輸入端2相接；B主回路由濾波電容G2，二極管V11、V12，電阻R3、R4和場效應管Q3、Q4組成，整流橋的負輸出端和C2的負極、V11的陽極、Q4的源極S相接，C2的正極、Q3的漏極D、V12的陰極相互連接在一起后又與A主回路中C1的負極相連接，V11的陰極和Q3的源極S相連接后再與變壓器T2的輸入端1相接，V12的陽極和Q4的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端2相接。
4.根據權利要求1所述的主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于在主電路中A、B兩主回路以全橋方式相連接的電路是A主回路由濾波電容C3，電阻R5、R6、R7、R8，場效應管Q5、Q6、Q7、Q8組成，整流橋的正輸出端和C3的正極、Q5、Q6的漏極D相接，C3的負極和Q7、Q8的源極S相互連接在一起，Q5的源極S和Q7的漏極D相連接后再和變壓器T1的輸入端1相連接，Q6的源極S和Q8的漏極D相連接后又和變壓器T2的輸入端2相連接；B主回路由濾波電容C4、電阻R9、R10、R11、R12和場效應管Q9、Q10、Q11、Q12組成，C4的正極和Q9、Q10的漏極D相互連接后再與A主回路的C3的負極相連接，C4的負極和Q11、Q12的源極S相互連接后再接整流橋的負輸出端，Q9的源極S和Q11的漏極D相連接后再與變壓器T2的輸入端1相連接，Q10的源極S和Q12的漏極D相接后再與T2的輸入端2相連接。
5.根據權利要求1所述的主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于在主電路中A、B兩主回路以半橋方式相連接的電路是A主回路由濾波電容C5、C6，電阻R13、R14、R15、R16和場效應管Q13、Q14、Q15、Q16組成，整流橋的正輸出端和C5的正極及Q13、Q14的漏極D相連接，Q13和Q14的源極S相連接后既與變壓器T1的輸入端1相連接又與Q15、Q16的漏極D相連接，C5的負極與C6的正極相接后再與變壓器T1的輸入端2相連接，C6的負極與Q15、Q16的源極S相連接；B主回路由濾波電容C7、C8，電阻R17、R18、R19、R20和場效應管Q17、Q18、Q19、Q20組成，整流橋的負輸出端和C8的負極及Q19、Q20的源極S相接，C8的正極與C7的負極相接后再與變壓器T2的輸入端2相連接，Q19、Q20的漏極D相接后既與Q17、Q18的源極S相接又與變壓器T2的輸入端1相接，C7的正極與Q17、Q18的漏極D相接后再與A主回路的C6的負極相接。
6.根據權利要求1、3、4、5所述的主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于在以正激、全橋、半橋連接方式相連的主電路中，A、B兩主回路均可各有2只或2只以上場效應管并聯連接并根據需要連接相應數量的電容、二極管、電阻組成主回路，場效應管以并聯方式相連接擴大了主電路的輸出功率。
7.根據權利要求3、4、5所述的主回路串接式高頻開關電源，其特征在于各場效應管Q1～Q20的柵極G均與一相對應的電阻R1～R20相連接，各場效應管Q1～Q20的源極S和各電阻R1～R20的另一端均分別與開關管驅動器及控制電路相連接。
8.根據權利要求3、4、5所述的主回路串聯式高頻開關電源，其特征在于各場效應管均選用耐500V-600V電壓的MOSFEF場效應管。
全文摘要
本發明是一種主回路串聯式高頻開關電源。它由1個主電路或2個以上主電路并聯連接組成。每個主電路有電源部分、整流橋、A、B主回路、開關管驅動器及控制電路、二個變壓器及輸出電路組成。A、B主回路串聯連接在一起。A、B主回路中均可各由數只場效應管并聯連接來擴大功率。兩變壓器采用同名端相聯的方法相連接。本發明的電源選用380V交流電但場效應管選用耐500V－600V電壓的MOSFEF場效應管。各主電路中的A、B主回路還均和開關管驅動器及控制電路相連接。本發明提供了一種低擊穿電壓的場效應管在高電壓回路中使用的高頻開關電源。它具有頻率高、發熱小、重量輕、體積小、動態響應迅速、成本低等優點。
文檔編號H02M7/5383GK1780130SQ20041006537
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月24日 優先權日2004年11月24日
發明者李杏元, 彭衛珍 申請人:溧陽市華元電源設備廠