用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源，包括輸入濾波電路、IC1升壓電路、過壓保護電路、輸出電壓調節電路、高頻升壓電路及整流濾波電路。其中輸入濾波電路由電解電容C1組成，IC1升壓電路由軟啟動電容C3、自舉電容C2、自舉電阻R2和IC1集成器件組成，高頻升壓電路由高頻變壓器T1組成，整流濾波電路由整流二極管D1、高頻濾波電容C4、電解電容C5組成。本發明具有電路結構簡捷、外圍器件少、效率高的特點，可以直接驅動壓電型智能閥門定位器。
【專利說明】用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子技術和電源【技術領域】，具體涉及一種用于壓電智能閥門定位器的高壓專用供電電源。
【背景技術】
[0002]氣動調節閥是工業過程控制儀表之一，廣泛應用于化工、電力、冶金、制藥等行業。閥門定位器作為氣動調節閥的最為核心部件，對氣動調節閥的控制起決定性作用。壓電式閥門定位器是近幾年新出現的一種新型結構的定位器，采用壓電閥實現了電氣轉換功能，工作時功耗極低，穩定狀態時進氣口和排氣口都關閉，耗氣量幾乎為零，節能效果明顯，其應用也越來越廣泛。而采用的壓電雙晶片所制作的壓電閥其驅動電源為遠遠高于供電電壓的高壓電源。
[0003]MP24943是MPS公司開發的一款直流/直流轉換控制電路專用芯片，它由可編程過壓保護電路，具有溫度自動補償功能的基準電壓發生器、PWM比較器、誤差放大器、過電流比較器、鋸齒波發生器、內部過電流保護電路及電壓調節器等組成。單一芯片的使用非常廣泛，常用于寬范圍的輸入電壓為4.5V?55V,輸出電壓為輸出可調整的0.8V?45V,最大輸出電流為連續3A，具有ΙΟΟΚΗζ的工作頻率和較強的電磁兼容能力，廣泛用于手機、車載充電器等低壓電領域中，但對于壓電類執行器，卻沒有一個轉換效率高、體積小、電壓變比高的直流專用驅動電源。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源，結構簡單、轉換效率高、電壓變比高。
[0005]本發明的技術方案是:一種用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源，包括輸入濾波電路、IC1升壓電路、過壓保護電路、輸出電壓調節電路、高頻升壓電路及整流濾波電路，其特征是:
[0006]輸入濾波電路由電解電容C1組成，電解電容C1的正極接輸入直流電源，負極與電路的地DGND連接。
[0007]IC1升壓電路由軟啟動電容C3、自舉電容C2、芯片使能電阻R1、自舉電阻R2和IC1集成器件組成，其中自舉電容C2的正極與IC1集成器件的7引腳連接，自舉電容C2的負極與自舉電阻R2的一端連接，自舉電阻R2的另一端與IC1集成器件的8引腳連接；芯片使能電阻R1的一端與輸入直流電源的正極連接，另一端與IC1集成器件的3引腳連接；軟啟動電容C3的一端與IC1集成器件的5引腳連接，另一端與地DGND連接。
[0008]過壓保護電路由電阻R4和電阻R5組成，其中電阻R4與電阻R5的一端連接，并且與IC1集成器件的6引腳連接，電阻R4的另一端與地DGND連接，電阻R5的另一端與高頻變壓器T1的2引腳連接。
[0009]輸出電壓調節電路包括電阻R3和電阻R6，IC1集成器件的4引腳接電阻R3的一端和電阻R6的一端，電阻R3的另一端與地DGND連接，電阻R6的另一端接電源的OUT輸出端。
[0010]高頻升壓電路由高頻變壓器T1組成，其中高頻變壓器T1的1引腳與IC1集成器件的8引腳連接，T1的2引腳與電阻R5的一端連接，T1的3引腳與地DGND連接，T1的4引腳與整流二極管D1的正極連接。其中高頻變壓器T1采用EE15型鐵氧體磁芯，原邊繞組采用0.12mm為單線繞制40匝，電感量為320uH，副邊繞組采用0.06mm為單線繞制240匝，電感量為5.6MH，電感量的測試頻率均為1kHz。
[0011 ] 整流濾波電路由整流二極管D1、高頻濾波電容C4、電解電容C5組成，其中整流二極管D1的正極與高頻變壓器T1的4引腳連接，整流二極管D1的負極與輸出端OUT連接，高頻濾波電容C4的一端與輸出端OUT連接，另一端與地DGND連接，電解電容C5的正端與輸出端OUT連接，另一端與地DGND連接。
[0012]本發明克服了現有單一芯片MP24943耐壓偏低，無法獨立實現低壓到高壓轉換的缺點，提供了一種體積小，輸出電流電壓穩定，制造成本低的閥門定位器專用驅動電源。本發明通過集成電路芯片MP24943和升壓變壓器為核心器件，實現從低壓24V到高壓100V?200V的轉換。本發明具有電路結構簡捷、外圍器件少、效率高的特點，可以直接驅動壓電型智能閥門定位器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的原理圖，圖中供電電源的負極與地DGND連接。
[0014]圖2是本發明所用的MP24943集成電路的內部原理框圖。
[0015]圖3是本發明所用的自制高頻變壓器T1的同名端原理圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源，包括輸入濾波電路、IC1升壓電路、過壓保護電路、輸出電壓調節電路、高頻升壓電路及整流濾波電路，其中輸入濾波電路由電解電容C1組成，電解電容C1的正極接輸入直流電源，負極與地DGND連接；
[0017]IC1升壓電路由軟啟動電容C3、自舉電容C2、芯片使能電阻R1、自舉電阻R2和IC1集成器件組成，其中自舉電容C2的正極與IC1集成器件的7引腳連接，自舉電容C2的負極與自舉電阻R2的一端連接，自舉電阻R2的另一端與IC1集成器件的8引腳連接；芯片使能電阻R1的一端與輸入直流電源的正極連接，另一端與IC1集成器件的3引腳連接，軟啟動電容C3的一端與IC1集成器件的5引腳連接，另一端與地DGND連接；
[0018]過壓保護電路由電阻R4和電阻R5組成，其中電阻R4與電阻R5的一端連接，并且與IC1集成器件的6引腳連接，電阻R4的另一端與地DGND連接，電阻R5的另一端與高頻變壓器T1的2引腳連接；
[0019]輸出電壓調節電路由電阻R3和電阻R6組成，IC1集成器件的4引腳接電阻R3的一端和電阻R6的一端，電阻R3的另一端與地DGND連接，電阻R6的另一端接電源的OUT輸出端；
[0020]高頻升壓電路由高頻變壓器T1組成，其中高頻變壓器T1的1引腳與IC1集成器件的8引腳連接，高頻變壓器T1的2引腳與電阻R5的一端連接，高頻變壓器Τ1的3引腳與地DGND連接，高頻變壓器Τ1的4引腳與整流二極管D1的正極連接；
[0021]整流濾波電路由整流二極管D1、高頻濾波電容C4、電解電容C5組成，其中整流二極管D1的正極與高頻變壓器Τ1的4引腳連接，整流二極管D1的負極與輸出端OUT連接，高頻濾波電容C4的一端與輸出端OUT連接，另一端與地DGND連接，電解電容C5的正端與輸出端OUT連接，另一端與地DGND連接。
[0022]本發明的工作原理:當MP24943中的內置開關導通時，供電電流經內置電流取樣電阻RSEN、IC1內置開關M1、IC1的8弓丨腳、高頻變壓器T1的1引腳、電阻R5及電阻R4接地，構成電流回路，并對高頻變壓器T1原邊繞組進行充電，給高頻變壓器T1提供能量，經過高頻變壓器T1的耦合變換后，能量經整流二極管D1后，將交流波形變成脈動直流，并對輸出濾波電解電容C5充電，同時對壓電閥門定位器提供能量。當MP24943中的內置開關斷開時，供電電源被斷開，此刻高頻變壓器T1的原邊充當電源，整流二極管D1截止，濾波電容C4依靠電解電容C5的充電能量繼續給壓電閥門定位器提供能量。
[0023]如圖2所示，IC1中內置N溝道耗盡型M0S管Ml的開關頻率為100kHz，此頻率由內置的內部振蕩器提供，由于此頻率相對負載的時間常數足夠長，經過高頻變壓器T1的變比升壓，負載上可獲得連續的直流100V直流電壓，電阻R3和電阻R6用來設定輸出電壓，電阻R4和電阻R5用來提供過電壓保護。此電路的過流取樣電阻主要由MP24943中的內置的RSEN電阻完成，當RSEN兩端的電壓升高到一定值后，就會導致內部的電流限值比較器發生翻轉，從而關斷IC1內部的開關管，達到電流保護的功能。
[0024]表1元器件名稱及主要技術參數
[0025]
【權利要求】
1.一種用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源，包括輸入濾波電路、IC1升壓電路、過壓保護電路、輸出電壓調節電路、高頻升壓電路及整流濾波電路，其特征是輸入濾波電路由電解電容C1組成，電解電容C1的正極接輸入直流電源，負極與地DGND連接；IC1升壓電路由軟啟動電容C3、自舉電容C2、芯片使能電阻R1、自舉電阻R2和IC1集成器件組成，其中自舉電容C2的正極與IC1集成器件的7引腳連接，自舉電容C2的負極與自舉電阻R2的一端連接，自舉電阻R2的另一端與IC1集成器件的8引腳連接；芯片使能電阻R1的一端與輸入直流電源的正極連接，另一端與IC1集成器件的3引腳連接，軟啟動電容C3的一端與IC1集成器件的5引腳連接，另一端與地DGND連接；過壓保護電路由電阻R4和電阻R5組成，其中電阻R4與電阻R5的一端連接，并且與IC1集成器件的6引腳連接，電阻R4的另一端與地DGND連接，電阻R5的另一端與高頻變壓器T1的2引腳連接；輸出電壓調節電路由電阻R3和電阻R6組成，IC1集成器件的4引腳接電阻R3的一端和電阻R6的一端，電阻R3的另一端與地DGND連接，電阻R6的另一端接電源的OUT輸出端;高頻升壓電路由高頻變壓器T1組成，其中高頻變壓器T1的1引腳與IC1集成器件的8引腳連接，高頻變壓器T1的2引腳與電阻R5的一端連接，高頻變壓器T1的3引腳與地DGND連接，高頻變壓器T1的4引腳與整流二極管D1的正極連接；整流濾波電路由整流二極管D1、高頻濾波電容C4、電解電容C5組成，其中整流二極管D1的正極與高頻變壓器T1的4引腳連接，整流二極管D1的負極與輸出端OUT連接，高頻濾波電容C4的一端與輸出端OUT連接，另一端與地DGND連接，電解電容C5的正端與輸出端OUT連接，另一端與地DGND連接。
2.如權利要求1所述的一種用于壓電智能閥門定位器的高壓驅動專用電源，其特征是高頻變壓器T1采用EE15型鐵氧體磁芯，原邊繞組采用0.12mm為單線繞制40匝，電感量為320uH，副邊繞組采用0.06mm為單線繞制240匝，電感量為5.6MH，電感量的測試頻率均為1kHz。
【文檔編號】H02M3/24GK103683939SQ201310659496
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】劉寧莊 申請人:西安科技大學