專利名稱：半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源，屬于用半導(dǎo)體器件作隔離且兼有開關(guān)穩(wěn)壓作用的電源。
目前常用的開關(guān)穩(wěn)壓電源，均采用高頻變壓器來實現(xiàn)隔離，以縮小其體積。但是，通過提高電源變壓器的頻率來實現(xiàn)縮小體積，又將帶來開關(guān)損耗的增加，而且提高變壓器頻率達(dá)到體積的縮小也是有一定限度的。
為了能進(jìn)一步提高電源的效率，縮小開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積，適應(yīng)電源小型化集成化的發(fā)展趨勢，本新型目的是提供一種半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源。它是采用半導(dǎo)體器件來實現(xiàn)隔離和完成開關(guān)穩(wěn)壓作用的。
本實用新型是由整流濾波電路，過流保護(hù)及緩沖電路，開關(guān)隔離電路，低通濾波電路，過壓保護(hù)電路，隔離反饋電路和半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路組成。所述的隔離開關(guān)電路是由四個開關(guān)功率三極管與光電耦合器的二次側(cè)接成達(dá)林頓形式的半導(dǎo)體開關(guān)和貯能電容組成。貯能電容串接在兩對半導(dǎo)體開關(guān)之間，形成前后兩個回路，其輸入端與過流保護(hù)及緩沖電路的輸出端相連，其輸出端與低通濾波電路相連接至電源的輸出。
當(dāng)交流市電輸入時，交流電經(jīng)過整流濾波電路，過流保護(hù)及緩沖電路，加在前兩個半導(dǎo)體開關(guān)的兩端。這時半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路中的光電耦合器的一次側(cè)沒發(fā)送信號時，其二次側(cè)處于關(guān)斷狀態(tài)，半導(dǎo)體開關(guān)亦處天關(guān)斷狀態(tài)，貯能電容不充電。當(dāng)前兩個光電耦合器一次側(cè)得電，發(fā)送給二次側(cè)并使之導(dǎo)通，則前兩個半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，后兩個半導(dǎo)體開關(guān)關(guān)斷，電源給貯能電容充電。當(dāng)后兩個光電耦合器一次側(cè)得電，發(fā)送給二次側(cè)并使之導(dǎo)通，則后兩個半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，此時前兩個半導(dǎo)體開關(guān)是關(guān)斷的，貯能電容向后一級放電，并經(jīng)低通濾波電路至輸出，從而實現(xiàn)電能的隔離傳遞。
采用半導(dǎo)體開關(guān)隔離是用光或場等信號來控制半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通關(guān)斷，它在電路上是隔離的。因此它具有結(jié)構(gòu)簡單，電源效率高，體積小，工作可靠，成本低，并可實現(xiàn)小型集成化。
實用新型的具體結(jié)構(gòu)將結(jié)合以下附圖詳敘。


圖1半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路框圖。
圖2半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路原理圖。
圖3半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源3524芯片3524－1的第十一腳EA第十四腳EB上產(chǎn)生的驅(qū)動脈沖圖。
本實用新型的電路結(jié)構(gòu)和工作原理由圖可見，該電路是由整流濾波電路1，連接過流保護(hù)及緩沖電路2，連接半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路3，再連接低通濾波電路4，和過壓保護(hù)電路5，接至輸出在輸出端取信號加在隔離反饋電路6上，再經(jīng)半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路7與半導(dǎo)體隔離開關(guān)電路3通過光電耦合器相連。其中整流濾波電路1由橋式二極管1D1－4，電容C1，組成。過流保護(hù)及緩沖電路2由電阻R4、R2、R3，電容C3，二極管2D，三極管To組成。電阻R4起過流保護(hù)作用，電阻R2和R3形成分壓電路，其中R3>R2，在上電瞬間電源經(jīng)R2向C3充電，電容C3電壓逐漸上升，輸出電壓也隨著C3電壓的上升而上升，上升時間T由R2、C3決定，調(diào)整T就可以調(diào)整其輸出電壓的上升時間，使之由0開始緩慢上升，從而實現(xiàn)緩沖，達(dá)到保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)中的開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的目的。還可以降低對開關(guān)功率半導(dǎo)體器件的電流參數(shù)和電壓參數(shù)的要求，達(dá)到降低成本的目的。半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路3由四個半導(dǎo)體開關(guān)和電容C4、C5組成；半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路3中的四個半導(dǎo)體開關(guān)均由開關(guān)功率半導(dǎo)體器件Ti和光電耦合器的二次側(cè)PCi－2，其中i＝1、2、3、4組成；半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路7由3524芯片3524－1外接電阻R1、R7～R14，電容C2、C7～C9，穩(wěn)壓管1DW、4DW，二極管5D和與半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路3中的光電耦合器的二次側(cè)PCi－2相對應(yīng)的光電耦合器一次側(cè)PCi－1，其中i＝1、2、3、4組成；低通濾波電路4由二極管4D，電感L，電容C6組成；過壓保護(hù)電路5，由穩(wěn)在管3DW，電阻R6、R13、R14光電耦合器PC5組成；隔離反饋電路6則由3524芯片3524－2，外加R5、R15～R21，電容C10～C12，穩(wěn)壓管2DW，二極管6D，光電耦合器PC6組成。
其工作原理交流市電經(jīng)過整流濾波電路1和過流保護(hù)及緩沖電路2，加在半導(dǎo)體隔離開關(guān)電路3中的三極管T1、T2的兩端。半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路7在C2兩端取工作電壓，若光電耦合器的一次側(cè)PC1－1、PC2－1沒有發(fā)送信號時，半導(dǎo)體開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，電容C5不充電，本電源一通電，3524－1和電工作，則在其第十一腳EA和第十四腳EB上產(chǎn)生如圖3所示的脈沖，使其二次側(cè)PC1－2、PC2－2導(dǎo)通，為開關(guān)功率三極管T1、T2提供基極電流，使其導(dǎo)通向電容C5充電。此時T3、T4是關(guān)斷的。在脈沖(2)的高電平處，光電耦合器PC3－1，PC4－1有電流流過，其二次側(cè)導(dǎo)通，三極管T3、T4也隨之導(dǎo)通，此時T1、T2是截止的，電容C5向后一級放電，從而實現(xiàn)電能的隔離傳遞。圖3中的T為截止時間。在脈沖周期一定的情況下，只要調(diào)整脈沖的占空比，就可以控制輸出電壓的大小，電能經(jīng)隔離傳遞后，再經(jīng)過低通濾波電路4得到輸出電壓。隔離反饋電路6在電容C6兩端取電壓，經(jīng)電阻R19、R20分壓后，取參考電壓，3524－2根據(jù)參考電壓的大小，輸出某個占空比的脈沖，控制光電耦合器一次PC6－1，從而控制光電耦合器二次側(cè)PC6－2的導(dǎo)通或截止，由于一光電耦合器二次側(cè)PC6－2光敏三極管的C2極接一5伏穩(wěn)壓電源，e極接由R15、R16、C10組成的濾波器，則e極根據(jù)其導(dǎo)通或截止也輸出某一個占空比為θ的脈沖，則只需控制其占空比，即可控制濾波器的輸出電壓。半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路7中的3524－1從電容C10兩端取反饋電壓輸入INV腳，3524－1根據(jù)此反饋電壓來控制光電耦合器的一次側(cè)，從而控制了半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路3中的半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體隔離開關(guān)穩(wěn)壓電源，由整流濾波電路1連接過流保護(hù)及緩沖電路2，低通濾波電路4，連接過壓保護(hù)電路5，再連接隔離反饋電路6組成，其中整流濾波電路1由橋式二極管1D1-4、電容C1組成，過流保護(hù)及緩沖電路2由電阻R4和R2、R3、電容C3、二極管2D、三極管T0組成；低通濾波電路4由二極管4D、電感L、電容C6、電阻R5、穩(wěn)在管2DW組成；過壓保護(hù)電路5由穩(wěn)壓管3DW、電阻R6、R13、R14充電耦合器組成，其特征在于在過流保護(hù)有緩動電路2與低通濾波電路4之間連接有由電容C4和兩個半導(dǎo)體開關(guān)，串接電容C5后，再接兩個半導(dǎo)體開關(guān)組成的，半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路3，其中所述的四個半導(dǎo)體開關(guān)均由四個二極管3Di和開關(guān)功率三極管Ti與光電耦合器的二次則PCi-2構(gòu)成達(dá)林頓形式(i=1、2、3、4)，在整流濾波電路1與隔離反饋電路6之間接有由3524芯片3524-1外接電阻R1、R7～R14、電容C2、C7～C9、穩(wěn)壓管1DW、4DW、二極管5D和4個光電耦器一次則PCi-1(i=1、2、3、4)組成的半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路7，所述的隔離反饋電路6由3524芯片3524-2外加電阻R15～R21、電容C10～C12二極管6D及光電耦合器PC6組成。
專利摘要一種半導(dǎo)體隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源，由整流濾波電路，過流保護(hù)及緩沖電路，半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路，低通濾波電路，過壓保護(hù)電路，隔離反饋電路及半導(dǎo)體開關(guān)脈寬控制電路組成。其中半導(dǎo)體開關(guān)隔離電路，由4個開關(guān)功率半導(dǎo)體器件和光電耦合器以及電容組成。電容接在兩對半導(dǎo)體開關(guān)之間。當(dāng)前兩個半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通時，后兩個半導(dǎo)體開關(guān)截止，則向電容充電；反之電容向后一級放電，從而實現(xiàn)電能的隔離傳遞和穩(wěn)壓的作用。
文檔編號G05F1/40GK2177962SQ94200950
公開日1994年9月21日 申請日期1994年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月8日
發(fā)明者楊振野, 李鐵 申請人:東風(fēng)汽車公司