專利名稱：一種psm高壓電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高壓電源領域，尤其是一種PSM高壓電源。
背景技術：
目前，在受控核聚變裝置中，低混雜波電流驅動系統、電子回旋加熱系統和中性束注入系統是有效的輔助加熱系統，這些輔助加熱系統采用速調管、回旋管和離子源等設備，通過高功率微波和中性束注入對等離子進行加熱和驅動。而PSM高壓電源組成的供電系統正是用來為速調管、回旋管和離子源等設備供電，且該類PSM高壓電源要求輸出電壓調節范圍較大，紋波以及調整精度較小，同時具有快速的開關響應能力，一旦發生打火擊穿，要求能夠在幾微妙到幾十微妙內切斷電源，能夠實現電源的快速保護，否則極易損壞速調管、回旋管和離子源等設備。PSM高壓電源是由一系列相同的直流脈沖電源串聯，經過一定的脈寬調制方式，在直流側形成高壓大功率脈沖電源。以往采用的PSM高壓電源，輸出紋波大，低電壓輸出時調整精度低，主回路保護器件多，成本高，笨重，不便于安裝使用。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種低成本、穩定性強的PSM高壓電源。為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種PSM高壓電源，包括用于接交流電輸入的軟啟動電路，其輸出端依次通過整流濾波電路、整流電壓采樣電路與主開關回路的輸入端相連，主開關回路的輸出端分別與負載、主回路掉電快速泄放電路以及輸出電壓米樣電路相連，輸出電壓米樣電路、整流電壓米樣電路的輸出端均與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸出端分別與軟啟動電路、主開關回路的輸入端相連。由上述技術方案可知，本實用新型采用軟啟動電路，使主開關回路在上電瞬間更加穩定可靠；在主開關回路掉電時使用主回路掉電快速泄放電路，確保掉電后的操作更加安全；控制電路使用CPLD進行邏輯控制，使得電源的開關控制、故障反應更加迅速，可靠。
圖I是本實用新型的電路框圖；圖2是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
一種PSM高壓電源，包括用于接交流電輸入的軟啟動電路I,其輸出端依次通過整流濾波電路2、整流電壓采樣電路3與主開關回路4的輸入端相連，主開關回路4的輸出端分別與負載、主回路掉電快速泄放電路6以及輸出電壓米樣電路5相連,輸出電壓米樣電路5、整流電壓采樣電路3的輸出端均與控制電路7的輸入端相連，控制電路7的輸出端分別與軟啟動電路I、主開關回路4的輸入端相連。如圖I所示。[0010]如圖2所示，所述的軟啟動電路I由交流接觸器KM1、軟啟動電阻Rl以及軟啟動電容Cl組成，軟啟動電阻Rl與軟啟動電容Cl串聯，軟啟動電阻Rl的另一端接交流接觸器KMl的第5引腳，軟啟動電容Cl的另一端接交流接觸器KMl的第6引腳，交流接觸器KMl的第3、4引腳相連，交流接觸器KMl的第5、I引腳分別通過熔斷器Fl、F2接交流電，交流接觸器KMl的第2、4、6引腳接整流濾波電路2的輸入端；所述的整流濾波電路2由三相整流橋VI、濾波電容C2和泄放電阻R13組成，三相整流橋Vl的第1、2、3引腳分別與交流接觸器KMl的第6、4、2引腳相連，三相整流橋Vl的第4、5引腳分別作為其正、負輸出端，濾波電容C2跨接在該輸出端上，泄放電阻Rl3并聯在濾波電容C2上。如圖2所示，所述的整流電壓采樣電路3由電阻R2、R3、R4和電容C3、C4、C5組成，電阻R2與電容C3并聯，且其并聯端為第一、二并聯端；電阻R3與電容C4并聯，且其并聯端為第三、四并聯端；電阻R4與電容C5并聯，且其并聯端為第五、六并聯端；第一并聯端與整流濾波電路2的正輸出端相連，第二、三并聯端串聯，第四、五并聯端串聯，第六并聯端與整流濾波電路2的負輸出端相連，第五并聯端輸出采樣電壓VMl至控制電路7的輸入端。所述的電阻R2、R3為高壓電阻，所述的電容C3、C4為高壓電容。如圖2所示，所述的輸出電壓采樣電路5由電阻R6、R7、R8和電容C7、C8、C9組成，電阻R6與電容C7并聯，且其并聯端為第一、二并聯端；電阻R7與電容C8并聯，且其并聯端為第三、四并聯端；電阻R8與電容C9并聯，且其并聯端為第五、六并聯端；第一并聯端與主開關回路4的負輸出端相連，第二、三并聯端串聯，第四、五并聯端串聯，第六并聯端與整流濾波電路2的負輸出端相連，第五并聯端輸出采樣電壓VM2至控制電路7的輸入端。所述的電阻R6、R7為高壓電阻，所述的電容C7、C8為高壓電容。如圖2所示，所述的負載為電阻R9，所述的主開關回路4包括開關管V5和續流二極管V6，續流二極管V6、電阻RlO均跨接在整流電壓采樣的輸出端上，開關管V5與整流電壓采樣的負輸出端相連，二極管V2與電阻RlO并聯后與電容C6串聯且跨接在開關管V5上，二極管V3與電阻Rll串聯后與限流電感LI并聯，限流電感LI的一端與電阻RlO的一端相連，另一端輸出與負載電阻R9相連；所述的主回路掉電快速泄放電路6由電阻R12和可控娃V4組成，電阻R12的一端與主開關回路4的負輸出端相連,另一端與可控娃V4的陽極相連，可控硅V4的陰極接地，可控硅V4的控制極與電源掉電瞬間產生的脈沖電路相連。所述的開關管V5、續流二極管V6為同一個IGBT模塊的上、下半橋，該IGBT模塊的上半橋作為續流二極管V6，下半橋作為開關管V5 ;二極管V2、V3均為快恢復二極管。如圖2所示，所述的控制電路7由CPLD控制器、比較器、壓頻轉換電路和IGBT驅動電路組成，CPLD控制器的輸入端分別與輸出電壓采樣電路5的采樣電壓VM2輸出端、IGBT驅動電路的輸出端、比較器的輸出端相連，CPLD控制器的輸出端與IGBT驅動電路、故障信號輸出端相連；比較器的輸入端分別接整流電壓采樣電路3的采樣電壓VMl輸出端、基準電壓Vref，比較器的輸出端分別與CPLD控制器的輸入端、壓頻轉換電路的輸入端相連，IGBT驅動電路的輸出端與主開關回路4的輸入端相連。也就是說，CPLD控制器的輸入端接收采樣電壓信號VM2、IGBT信號以及比較器的輸出信號VCOMP ；比較器的輸入端接收采樣電壓信號VMl、以及基準電壓Vref ;壓頻轉換電路的頻率F將從頻率輸出端F-OUT端送出；IGBT驅動電路輸出的驅動信號與開關管V5的控制端相連。以下結合圖1、2對本實用新型作進一步的說明。[0016]本實施例為輸出電壓為750V，輸出電流為18A的PSM高壓電源，該電源由AC570V供電，輸出負載電阻R9的阻值為42 Q。當電路開始工作時，首先AC570V供電通過三相中的一相、軟啟動電路I的軟啟動電阻R1、軟啟動電容Cl、經過三相整流橋Vl對整流濾波電路2中的電容C5進行緩慢充電到DC550V左右，整流電壓采樣電路3輸出的采樣電壓VMl送到比較器的輸入端，比較器將采樣電壓VMl與基準電壓Vref比較，比較后的結果VCOMP送給CPLD控制器，與此同時，輸出電壓采樣電路輸出的采樣電壓VM2也送給CPLD控制器，當電源模塊正常軟啟動后，若CPLD控制器沒有檢測到故障信號，則會發出控制信號使軟啟動電路I中的交流接觸器KMl吸合，然后AC570三相供電迅速經過交流接觸器KMl并通過三相整流橋Vl對電容C5充電，電容C5兩端電壓瞬間有個躍變，從DC550V躍變到DC760V，主開關回路4正常工作。當外部IGBT信號觸發設備開啟IGBT信號給CPLD控制器后，控制電路7會迅速將此信號送給IGBT模塊的下半橋——開關管V5使其導通。在開關管V5導通瞬間，整流濾波電路2的電容C5兩端的電壓會加在限流電感LI的兩端，由于限流電感LI的存在，主開關回路4導通后，回路電流會緩慢上升直到穩定。當關斷IGBT驅動電路時，限流電感LI中的能量會通過自身吸收電路——二極管V3、電阻Rll進行釋放，開關管V5在關斷瞬間會產生一個尖峰電壓，為了保護IGBT模塊的下半橋開關管V5，在開關管V5的兩端加了 RCD吸收電路，開關管V5在斷開時，尖峰電壓會通過二極管V2，對電容C6進行充電，在開關管V5導通時，電容C6通過電阻R5以及導通的開關管V5進行放電。在主開關回路4掉電時，除了能夠通過并聯在電容C2兩端的電阻R13能夠放電以夕卜,另外還加了一個主回路掉電快速泄放電路6。當主開關回路4掉電時，會瞬間有一個觸發脈沖送給可控硅V4，然后可控硅V4導通，電容C2兩端的儲能會迅速通過電阻R12、可控硅V4進行泄放。總之，本實用型采用軟啟動電路1，使主開關回路4在上電瞬間更加穩定可靠，采樣電壓均使用RC阻容采樣電路，開關管V5與續流二極管V6使用一個整體的IGBT模塊，更加經濟實用。在主開關回路4掉電時使用主回路掉電快速泄放電路6，使得電源掉電后操作更加安全，在控制方面使用CPLD控制器進行邏輯控制，使得電源的開關控制、故障反應更加迅速，可靠。
權利要求1.一種PSM高壓電源，其特征在于包括用于接交流電輸入的軟啟動電路(I )，其輸出端依次通過整流濾波電路(2)、整流電壓采樣電路(3)與主開關回路(4)的輸入端相連，主開關回路(4)的輸出端分別與負載、主回路掉電快速泄放電路(6)以及輸出電壓采樣電路(5)相連,輸出電壓米樣電路(5)、整流電壓米樣電路(3)的輸出端均與控制電路(7)的輸入端相連，控制電路(7)的輸出端分別與軟啟動電路(I)、主開關回路(4)的輸入端相連。
2.根據權利要求I所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的軟啟動電路(I)由交流接觸器KMl、軟啟動電阻Rl以及軟啟動電容Cl組成，軟啟動電阻Rl與軟啟動電容Cl串聯，軟啟動電阻Rl的另一端接交流接觸器KMl的第5引腳，軟啟動電容Cl的另一端接交流接觸器KMl的第6引腳，交流接觸器KMl的第3、4引腳相連，交流接觸器KMl的第5、1引腳分別通過熔斷器FI、F2接交流電，交流接觸器KMl的第2、4、6引腳接整流濾波電路(2)的輸入端；所述的整流濾波電路(2 )由三相整流橋VI、濾波電容C2和泄放電阻Rl3組成，三相整流橋Vl的第1、2、3引腳分別與交流接觸器KMl的第6、4、2引腳相連，三相整流橋Vl的第4、5引腳分別作為其正、負輸出端，濾波電容C2跨接在該輸出端上，泄放電阻R13并聯在濾波電容C2上。
3.根據權利要求I所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的整流電壓采樣電路(3)由電阻R2、R3、R4和電容C3、C4、C5組成，電阻R2與電容C3并聯，且其并聯端為第一、二并聯端；電阻R3與電容C4并聯，且其并聯端為第三、四并聯端；電阻R4與電容C5并聯，且其并聯端為第五、六并聯端；第一并聯端與整流濾波電路(2)的正輸出端相連，第二、三并聯端串聯，第四、五并聯端串聯，第六并聯端與整流濾波電路(2)的負輸出端相連，第五并聯端輸出采樣電壓VMl至控制電路(7)的輸入端。
4.根據權利要求I所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的輸出電壓采樣電路(5)由電阻R6、R7、R8和電容C7、C8、C9組成，電阻R6與電容C7并聯，且其并聯端為第一、二并聯端；電阻R7與電容C8并聯，且其并聯端為第三、四并聯端；電阻R8與電容C9并聯，且其并聯端為第五、六并聯端；第一并聯端與主開關回路(4)的負輸出端相連，第二、三并聯端串聯，第四、五并聯端串聯，第六并聯端與整流濾波電路(2)的負輸出端相連，第五并聯端輸出采樣電壓VM2至控制電路(7 )的輸入端。
5.根據權利要求I所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的負載為電阻R9，所述的主開關回路(4)包括開關管V5和續流二極管V6，續流二極管V6、電阻RlO均跨接在整流電壓米樣的輸出端上，開關管V5與整流電壓米樣的負輸出端相連,二極管V2與電阻RlO并聯后與電容C6串聯且跨接在開關管V5上,二極管V3與電阻Rll串聯后與限流電感LI并聯,限流電感LI的一端與電阻RlO的一端相連,另一端輸出與負載電阻R9相連；所述的主回路掉電快速泄放電路(6)由電阻R12和可控硅V4組成，電阻R12的一端與主開關回路(4)的負輸出端相連，另一端與可控硅V4的陽極相連，可控硅V4的陰極接地，可控硅V4的控制極與電源掉電瞬間產生的脈沖電路相連。
6.根據權利要求I所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的控制電路(7)由CPLD控制器、比較器、壓頻轉換電路和IGBT驅動電路組成，CPLD控制器的輸入端分別與輸出電壓采樣電路(5)的采樣電壓VM2輸出端、IGBT驅動電路的輸出端、比較器的輸出端相連，CPLD控制器的輸出端與IGBT驅動電路、故障信號輸出端相連；比較器的輸入端分別接整流電壓采樣電路(3)的采樣電壓VMl輸出端、基準電壓Vref，比較器的輸出端分別與CPLD控制器的輸入端、壓頻轉換電路的輸入端相連，IGBT驅動電路的輸出端與主開關回路(4)的輸入端相連。
7.根據權利要求3所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的電阻R2、R3為高壓電阻，所述的電容C3、C4為高壓電容。
8.根據權利要求3所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的電阻R6、R7為高壓電阻，所述的電容C7、C8為高壓電容。
9.根據權利要求5所述的PSM高壓電源，其特征在于所述的開關管V5、續流二極管V6為同一個IGBT模塊的上、下半橋，該IGBT模塊的上半橋作為續流二極管V6，下半橋作為開關管V5 ;二極管V2、V3均為快恢復二極管。
專利摘要本實用新型涉及一種PSM高壓電源，包括用于接交流電輸入的軟啟動電路，其輸出端依次通過整流濾波電路、整流電壓采樣電路與主開關回路的輸入端相連，主開關回路的輸出端分別與負載、主回路掉電快速泄放電路以及輸出電壓采樣電路相連，輸出電壓采樣電路、整流電壓采樣電路的輸出端均與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸出端分別與軟啟動電路、主開關回路的輸入端相連。本實用新型采用軟啟動電路，使主開關回路在上電瞬間更加穩定可靠；在主開關回路掉電時使用主回路掉電快速泄放電路，確保掉電后的操作更加安全；控制電路使用CPLD進行邏輯控制，使得電源的開關控制、故障反應更加迅速，可靠。
文檔編號H02M1/32GK202818134SQ20122047468
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者楊榮, 李運海 申請人:合肥雷科電子科技有限公司