麻豆精品无码国产在线播放,国产亚洲精品成人AA片新蒲金,国模无码大尺度一区二区三区,神马免费午夜福利剧场

降壓式開關電源的制作方法

文檔序號:7465897閱讀:456來源:國知局
專利名稱:降壓式開關電源的制作方法
技術領域
本發明涉及一種開關電源,特別適用于大功率直流電機的通過調節電壓來調速的場合。
背景技術
圖I所示為常用小功率降壓式開關穩壓器的原理圖。由于電感L只有單向電流流過,沒有較大的電壓降,輸入與輸出的電壓降主要由開關管VT承受,當負載功率較大時,開關管將發熱而無法工作。

發明內容
有鑒于此,本發明提供一種降壓式開關電源,可以低成本高效地生成降壓直流電源,供大功率的負載使用。本發明采用以下的技術方案降壓式開關電源,包括上橋驅動信號模塊、下橋驅動信號模塊、上下橋模塊、以及電感電容穩壓模塊,所述上下橋模塊包括上橋IGBT和下橋IGBT,所述上橋驅動信號模塊的輸出端連接上橋IGBT的柵極,所述下橋驅動信號模塊的輸出端連接下橋IGBT的柵極,所述上橋IGBT的集電極連接高壓直流電源,上橋IGBT的發射極通過二極管連接下橋IGBT的集電極,所述電感電容穩壓模塊包括串聯的電感和電容,所述電感的一端連接下橋IGBT的集電極,下橋IGBT的發射極為低電平,所述二極管使得電流可以從上橋IGBT的發射極流向所述電感的一端,所述電感的另一端為輸出直流電源。進一步,所述降壓式開關電源還包括與所述上橋驅動信號模塊連接的上橋欠驅動電壓保護模塊,所述上橋欠驅動電壓保護模塊用于檢測上橋IGBT的柵極與發射極之間的上橋驅動電壓,當該上橋驅動電壓低于設定值時,上橋驅動信號模塊輸出低電平,上橋IGBT不導通。進一步,所述降壓式開關電源還包括與所述下橋驅動信號模塊連接的下橋欠驅動電壓保護模塊,所述下橋欠驅動電壓保護模塊用于檢測下橋IGBT的柵極與發射極之間的下橋驅動電壓,當該下橋驅動電壓低于設定值時,下橋驅動信號模塊輸出低電平,下橋IGBT不導通。優選的,所述上橋IGBT的柵極與發射極之間連接有兩個反向串聯的穩壓二極管。每個穩壓二極管的電壓為15V,若上橋IGBT的柵極與集電極之間的電壓高于20V或低于-20V,上橋IGBT會立即被燒毀,所以在上橋IGBT的柵極與集電極之間加上兩個反向連接的15V的穩壓二極管可以起限壓保護作用。優選的,所述下橋IGBT的柵極與發射極之間連接有兩個反向串聯的穩壓二極管。每個穩壓二極管的電壓為15V,若下橋IGBT的柵極與集電極之間的電壓高于20V或低于-20V,下橋IGBT會立即被燒毀,所以在下橋IGBT的柵極與集電極之間加上兩個反向連接·的15V的穩壓二極管可以起限壓保護作用。
優選的,所述高壓直流電源為500V。本發明的技術構思在于當上橋IGBT導通時,高壓直流電源經過上橋IGBT、二極管、電感電容穩壓模塊的電感對電容充電,這時電感流過正向電流;當下橋IGBT導通時,輸出直流電源經過電感電容穩壓模塊的電感流向下橋IGBT,這時電感流過反向電流;這樣,電感通過的是正負交替變化的高頻交流電,較小的電感可以獲得大的感抗而起到良好的分壓作用,高壓直流電源與輸出直流電源之間的壓差主要由電感承擔,這樣上橋IGBT的壓降小,從而能通過更大的電流(因為IGBT的最大耗散功率是恒定的),這樣,該降壓式開關電源可以用于大功率負載的工作場合。另外,開關電路選用高效、耐高壓的電壓驅動的IGBT作為開關管,可以擴大該開管電源的電壓及功率范圍。本發明的有益效果在于(1)采用上下橋結構,利用了 IGBT作為開關管,提供了低成本、高效地生成降壓直流電源的解決方案;(2)電感主要提供壓降的作用,由于電感通過的是高頻交流電,電感可以比較小,節省制作大電感所需的原材料,節約了成本。


圖I是上橋驅動信號模塊的電路圖之一。圖I續是上橋驅動彳目號I旲塊的電路圖之_■,其中,Iinel、line2、line3、line4是圖I與圖I續的連接點。圖2是下橋驅動信號模塊的電路圖。圖3是上橋欠驅動電壓保護模塊的電路圖。圖4是下橋欠驅動電壓保護模塊的電路圖。圖5是上下橋模塊和電感電容穩壓模塊的電路圖。附圖標號1_上橋驅動信號模塊;2_下橋驅動信號模塊;3_上下橋模塊;4_電感電容穩壓模塊;5_上橋欠驅動電壓保護模塊;6_下橋欠驅動電壓保護模塊。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。參照圖1-5 :降壓式開關電源,包括上橋驅動信號模塊I、下橋驅動信號模塊2、上下橋模塊3、以及電感電容穩壓模塊4,所述上下橋模塊3包括上橋IGBT和下橋IGBT,所述上橋驅動信號模塊I的輸出端連接上橋IGBT QlO的柵極,所述下橋驅動信號模塊2的輸出端連接下橋IGBT Qll的柵極,所述上橋IGBT QlO的集電極連接500V的高壓直流電源,上橋IGBT QlO的發射極通過二極管D15連接下橋IGBT Qll的集電極,所述電感電容穩壓模塊4包括串聯的電感L6和電容,所述電容由C60與C61串聯而成,所述電感L6的一端連接下橋IGBT Qll的集電極,下橋IGBT Qll的發射極為低電平G,所述二極管D15使得電流可以從上橋IGBT QlO的發射極流向所述電感L6的一端,所述電感L6的另一端為輸出直流電源V_0UT。所述降壓式開關電源還包括與所述上橋驅動信號模塊I連接的上橋欠驅動電壓保護模塊5,所述上橋欠驅動電壓保護模塊5用于檢測上橋IGBT QlO的柵極與發射極之間的上橋驅動電壓(ZG+) -ZS,當該上橋驅動電壓低于設定值(取決于Dl、R9和P3,對于圖中參數該設定值為12V),上橋驅動信號模塊I輸出低電平,上橋IGBT QlO不導通。圖2中上橋欠驅動電壓保護模塊5檢測的是+20_Z-ZS,由于上橋IGBT導通時(ZG+) =+20_Z (Q2截止,Q3導通),所以檢測+20_Z-ZS就是檢測(ZG+) -ZS0所述降壓式開關電源還包括與所述下橋驅動信號模塊2連接的下橋欠驅動電壓保護模塊6,所述下橋欠驅動電壓保護模塊6用于檢測下橋IGBT的柵極與發射極之間的下橋驅動電壓(ZG-) -G,當該下橋驅動電壓低于設定值時,下橋驅動信號模塊2輸出低電平,下橋IGBT不導通。圖4中下橋欠驅動電壓保護模塊5檢測的是+15V-G,由于下橋IGBT導通時(ZG-) =+15V (Q8截止,Q9導通),所以檢測+15V-G就是檢測(ZG-) -G。所述上橋IGBT的柵極與發射極之間連接有兩個反向串聯的穩壓二極管D12和D13。每個穩壓二極管的電壓為15V,若上橋IGBT的柵極與集電極之間的電壓高于20V或低于-20V,上橋IGBT會立即被燒毀,所以在上橋IGBT的柵極與集電極之間加上兩個反向連接的15V的穩壓二極管可以起限壓保護作用。所述下橋IGBT的柵極與發射極之間連接有兩個反向串聯的穩壓二極管D18和 D19。每個穩壓二極管的電壓為15V,若下橋IGBT的柵極與集電極之間的電壓高于20V或低于-20V,下橋IGBT會立即被燒毀,所以在下橋IGBT的柵極與集電極之間加上兩個反向連接的15V的穩壓二極管可以起限壓保護作用。本實施例的電路原理說明如下I. Vcc,Gnd為外部數字電源,+500V、G為外部輸入直流電源,+15V、G、_10V為下橋驅動用外部電源,+5V、+20_Z.ZS.-5_Z為上橋驅動用外部電源,V_0UT、G是本實施例降壓式開關電源的輸出。其中,+20_Z-ZS=15V,ZS- (_5_Z)=5V。2·Ρ1、Ρ2、Ρ3、Ρ4 為光耦。3. P_C為外部數字輸入脈沖信號。當P_C=0時,Pl不導通,Pl的端口 4輸出高電平,Ql導通,ClOO被充電,運放U50A的+輸入端電壓升高;iP_C=l時,Pl導通,Pl的端口4輸出低電平,Ql截止,ClOO經R4放電,運放U50A的+輸入端電壓下降。因此通過控制脈沖信號P_C的占空比,就能獲得確定的U50A的+輸入端電壓。4.當運放U50A的+輸入端電壓高于運放U50A的-輸入端電壓(_輸入端電壓即V_0UT經R5,R6分壓后的電壓)時,運放U50A輸出端P_V輸出高電平,電流經R7對C34充電,P2延時導通,P2的端口 4輸出低電平,Q2截止,Q3導通,ZG+為+20_Z電平,上橋IGBTQlO的柵極與發射極之間的驅動電壓(ZG+) -ZS為+20_ZZS,由于設定+20_Z_ZS=15V,所以上橋IGBT的柵極與發射極之間的驅動電壓為15V,上橋IGBT導通,+500V高壓直流電源經上橋IGBT Q10、二極管D15、電感L6對電容C60、C61充電,輸出直流電源V_0UT電壓升高,運放U50A的-輸入端電壓(V_0UT經R5,R6分壓后的電壓)亦升高,當高于U50A的+輸入端電壓時,U50A輸出端P_V輸出低電平,C34經D3迅速放電,放電完畢后P2截止,P2輸出端4輸出高電平,Q2導通,Q3截止,ZG+經D5電平降為_5_Z,此時上橋IGBT QlO的柵極與發射極之間的驅動電壓(ZG+) - ZS成為(_5_Z) - ZS,由于設定ZS - (_5_Z)=5V,所以上橋IGBTQ10的柵極與發射極之間的驅動電壓為-5V,上橋IGBT截止。需要說明的是,IGBT在柵極與發射極之間的驅動電壓為15V時,導通效果最好,在柵極與發射極之間的驅動電壓為-5V時,截止效果最好。5. U50A的輸出端P_V同時接到下橋驅動信號模塊2中,與Z、ZS的電平一起用于產生下橋驅動信號ZG-。由于穩壓二極管D6、D7的壓降為15V,所以當P_V為高電平,或Z低于5V電壓,或ZS高于15V電壓時,Q8基極為高電平而導通,ZG-經Dll電平降為-10V,下橋IGBT Qll截止。相反,上述3條件全不滿足(B卩保證上下橋不同時導通),Q8才截止,ZG-為高電平,下橋IGBT Qll導通,電流從V_OUT經過電感L6流向下橋IGBT Q11,此時電感L6獲得反向電流流過。當上橋IGBT導通時,由于電感L6之前通的是反向電流,電感的電流不能發生突變,電流由反向變為O,再逐步正向增加,使電容充電。只要電感、電容根據負載設計適中,上、下橋交替導通的頻率較高,會使輸入+500V高壓直流電源與輸出直流電源V_OUT之間的壓差主要由電感L6承擔,上橋IGBT QlO的壓降小而能通更大的電流,從而能適用于大功率負載的工作場合。下橋導通時,由于其發射極直接接G,其壓降主要取決于驅動,當驅動能力強時,其壓降在IV以下,這樣,當下橋IGBT良好導通時,V_OUT與G之間的電壓主要由電感L6承擔,下橋IGBT的壓降小也能通更大的電流,從而適用于大功率負載的場合。6.對于上橋欠驅動電壓保護模塊5,如果由于某種原因(如干擾或故障),使得+20_Z與ZS的電壓差小于設定值(取決于Dl、R9和P3,對于圖中參數該值為12V),光耦P3左端不導通,則光耦P3的輸出端4輸出高電平,Q2導通,Q3截止,ZG+輸出低電平_5_Z,上下橋模塊3的上橋IGBT的柵極與發射極之間的驅動電壓(ZG+) - ZS=-5_Z - ZS=_5V,下橋 IGBT QlO不導通,從而起到當外部輸入的驅動電壓+20_Z - ZS小于設定值時,上橋IGBT不導通的保護作用。相反,當外部輸入的驅動電壓+20_Z - ZS大于設定值時,光耦P3導通,D2左邊為低電平,Q2截止,Q3導通,ZG+輸出高電平,上橋IGBT導通。7.對于下橋欠驅動電壓保護模塊6,如果由于某種原因(如干擾或故障),使得+15V與ZS的電壓差小于設定值(取決于D8、R19和P4,對于圖中參數該值為12V),光耦P4左端不導通,則光耦P4的輸出端4輸出高電平,Q8導通,Q9截止,ZG-輸出低電平-10V,上下橋模塊3的下橋IGBT Qll不通,從而起到當外部輸入的驅動電壓+15VZS小于設定值時,下橋IGBT不導通的保護作用。相反,當外部輸入的驅動電壓+15V-ZS大于設定值時,光耦P4導通,DlO左邊為低電平,Q8截止,Q9導通,ZG-輸出高電平15V,下橋IGBT Qll導通。本實施例中,選用IGBT作為開關管,可以擴大該開管電源的電壓及功率范圍的原因是IGBT開關管使用的電壓范圍較高,一般能達到1200V,電流也較大,常見的電流如15A,而它的控制只需要15V的電壓驅動就可以了,所以,對大功率、高壓的場合,一般優選IGBT作為開關管。而其他的開關管如場效應管,IOA以上的耐壓就沒那么高,一般在800V以下,達林頓功率管是電流驅動型,耐壓更低,一般在200V以下,而可控硅的工作頻率較低,一般用在交流電的場合。圖I至圖5中,上橋驅動信號模塊I和上橋欠驅動電壓保護模塊5在節點UP_V處連接,下橋驅動信號模塊2和下橋欠驅動電壓保護模塊6在節點D0WN_V處連接,上橋驅動信號模塊I和上下橋模塊3在節點ZG+處連接,下橋驅動信號模塊2和上下橋模塊3在節點ZG-處連接,上下橋模塊3和電感電容穩壓模塊4在節點Z處連接。上述實施例僅僅是本發明技術構思實現形式的列舉,本發明的保護范圍不僅限于上述實施例,本發明的保護范圍可延伸至本領域技術人員根據本發明的技術構思所能想到的等同技術手段。
權利要求
1.降壓式開關電源,其特征在于包括上橋驅動信號模塊、下橋驅動信號模塊、上下橋模塊、以及電感電容穩壓模塊,所述上下橋模塊包括上橋IGBT和下橋IGBT,所述上橋驅動信號模塊的輸出端連接上橋IGBT的柵極,所述下橋驅動信號模塊的輸出端連接下橋IGBT的柵極,所述上橋IGBT的集電極連接高壓直流電源,上橋IGBT的發射極通過二極管連接下橋IGBT的集電極,所述電感電容穩壓模塊包括串聯的電感和電容,所述電感的一端連接下橋IGBT的集電極,下橋IGBT的發射極為低電平,所述二極管使得電流可以從上橋IGBT的發射極流向所述電感的一端,所述電感的另一端為輸出直流電源。
2.如權利要求I所述的降壓式開關電源,其特征在于所述降壓式開關電源還包括與所述上橋驅動信號模塊連接的上橋欠驅動電壓保護模塊,所述上橋欠驅動電壓保護模塊用于檢測上橋IGBT的柵極與發射極之間的上橋驅動電壓,當該上橋驅動電壓低于設定值時,上橋驅動信號模塊輸出低電平,上橋IGBT不導通。
3.如權利要求I或2所述的降壓式開關電源,其特征在于所述降壓式開關電源還包括與所述下橋驅動信號模塊連接的下橋欠驅動電壓保護模塊,所述下橋欠驅動電壓保護模塊用于檢測下橋IGBT的柵極與發射極之間的下橋驅動電壓,當該下橋驅動電壓低于設定值時,下橋驅動信號模塊輸出低電平,下橋IGBT不導通。
4.如權利要求3所述的降壓式開關電源,其特征在于所述上橋IGBT的柵極與發射極之間連接有兩個反向串聯的穩壓二極管。
5.如權利要求4所述的降壓式開關電源,其特征在于所述下橋IGBT的柵極與發射極之間連接有兩個反向串聯的穩壓二極管。
6.如權利要求I所述的降壓式開關電源,其特征在于所述高壓直流電源為500V。
全文摘要
降壓式開關電源,包括上橋驅動信號模塊、下橋驅動信號模塊、上下橋模塊、以及電感電容穩壓模塊,上下橋模塊包括上橋IGBT和下橋IGBT,上橋驅動信號模塊的輸出端連接上橋IGBT的柵極,下橋驅動信號模塊的輸出端連接下橋IGBT的柵極,上橋IGBT的集電極連接高壓直流電源,上橋IGBT的發射極通過二極管連接下橋IGBT的集電極,電感電容穩壓模塊包括電感和電容,所述電感的一端連接下橋IGBT的集電極,下橋IGBT的發射極為低電平,二極管使得電流可以從上橋IGBT的發射極流向所述電感的一端,電感的另一端為輸出直流電源。本發明提供一種降壓式開關電源,可以低成本高效地生成降壓直流電源,供大功率的負載使用。
文檔編號H02M3/156GK102916583SQ201210347789
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者李軍, 李繡峰 申請人:臺州學院, 溫嶺市三木機電有限公司
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
主站蜘蛛池模板: 江山市| 涞源县| 长宁县| 南雄市| 和政县| 阿鲁科尔沁旗| 沙河市| 独山县| 庆云县| 大港区| 永州市| 凉城县| 凭祥市| 广宗县| 阿拉善右旗| 南昌县| 镇远县| 德惠市| 南丹县| 南漳县| 大邑县| 宁武县| 株洲市| 墨竹工卡县| 河东区| 陆丰市| 红桥区| 亚东县| 甘孜| 平安县| 贺兰县| 丰镇市| 安平县| 喀喇沁旗| 东乡族自治县| 成武县| 加查县| 天全县| 宁强县| 绵阳市| 贡嘎县|