專利名稱：帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元應(yīng)用于高壓直流供電系統(tǒng)中。
(二)
背景技術(shù)：
目前，公知的直流電源輸入電壓范圍低，通常在100V-400V之間，不適合應(yīng)用于 400V-1200V電壓輸入的環(huán)境中變換。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于公開一種帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元。利用雙 管正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高電源的輸入電壓，使這種帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元 能在1200V電壓下工作。 本實(shí)用新型其組成包括有直流電壓輸入、輸入濾波均壓、高頻變壓器、輸出整流 濾波、直流輸出、電壓采樣反饋、P麗脈寬調(diào)制和隔離驅(qū)動(dòng)電路；其特征在于直流輸入工作 電壓在400V-1200V之間，直流電壓輸出恒定在140V，輸入濾波電路選用4個(gè)電容串聯(lián)，并在 濾波電容兩端并聯(lián)電阻均壓。輸入端的正負(fù)極串入io歐電阻，然后至主電路，主電路拓?fù)?結(jié)構(gòu)選用雙管正激，雙管正激變換器的工作可以分為三個(gè)過程能量轉(zhuǎn)移階段、變壓器磁復(fù) 位階段和死區(qū)階段。原邊的兩個(gè)開關(guān)管QlOl、 Q102同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，能量從輸入端向輸出端轉(zhuǎn) 移。在變壓器磁復(fù)位階段，原邊的兩個(gè)二極管DZ1、DZ2導(dǎo)通，使變壓器繞組承受反相輸入電 壓，實(shí)現(xiàn)變壓器磁復(fù)位。變壓器完全復(fù)位后，變換器工作在死區(qū)階段，即原邊無電流、副邊續(xù) 流。二極管DZ1、DZ2還起鉗位作用，開關(guān)管Q101、Q102被箝位在輸入電壓。MOSFET上的電 壓應(yīng)力至少低一倍小于單管正激。 本實(shí)用新型其特征還在于帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元控制芯片選 用電流型UC3844，其最大占空比為50% ，啟動(dòng)電壓16V，當(dāng)工作電壓大于34V時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn) 壓，使內(nèi)部電路在小于34V電壓下可靠工作；當(dāng)輸入電壓低于10V時(shí)，芯片被鎖定，控制器停 止工作。輸出電壓被反饋網(wǎng)絡(luò)降壓，將反饋電壓送入誤差放大器，與基準(zhǔn)電壓相比較而產(chǎn)生 一個(gè)誤差電壓信號(hào)。脈寬調(diào)制部分拾取這個(gè)誤差電壓并且把它與功率變壓器的電流相比較 并轉(zhuǎn)化為合適的占空比去控制輸出部分功率脈沖調(diào)制的數(shù)量。調(diào)制和隔離驅(qū)動(dòng)電路中電阻 Rll與電容C8決定系統(tǒng)的工作頻率，在誤差放大器輸出1腳與反饋2腳之間所接電容C9、 電容C3、電容C4起到補(bǔ)償作用，D2、D3、電容C6、電容C7、電阻R12使UC3844能夠?qū)崿F(xiàn)軟起 動(dòng)，時(shí)間由電容C6、電容C7決定，UC3844啟動(dòng)電流由電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4決 定。驅(qū)動(dòng)因兩路開關(guān)管壓差較大，所以采用通過一個(gè)高頻脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)兩路MOSFET以 便隔離，電阻R115、電阻R117對(duì)UC3844提供電流限制保護(hù)，雙反串聯(lián)穩(wěn)壓二極管是用來對(duì) 功率MOSFET的柵源電壓過高保護(hù)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為+12V,電阻R116、電阻R118降低漏源阻 抗。
圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)原理框圖； 圖2為本實(shí)用新型輸入和主電路圖； 圖3為本實(shí)用新型帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元控制芯片UC3844結(jié) 構(gòu)圖； 圖4為本實(shí)用新型控制電路和驅(qū)動(dòng)電路圖； 圖5帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元實(shí)物圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 因輸入電壓高、范圍較寬，所以輸入濾波電路選用4個(gè)電容串聯(lián)使用，并在濾波電 容兩端并聯(lián)電阻來均壓。輸入端的正負(fù)極串入10歐電阻，以減小浪涌和多個(gè)電源同時(shí)使用 對(duì)前級(jí)的沖擊。如圖2所示，然后至主電路，主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選用雙管正激，因它可以應(yīng)用 于較高電壓輸入場(chǎng)合。雙管正激變換器的工作可以分為三個(gè)過程能量轉(zhuǎn)移階段、變壓器 磁復(fù)位階段和死區(qū)階段。如圖2所示在能量轉(zhuǎn)移階段，原邊的兩個(gè)開關(guān)管QlOl、 Q102同時(shí) 導(dǎo)通，能量從輸入端向輸出端轉(zhuǎn)移。在變壓器磁復(fù)位階段，原邊的兩個(gè)二極管DZ1、 DZ2導(dǎo) 通，使變壓器繞組承受反相輸入電壓，從而實(shí)現(xiàn)變壓器磁復(fù)位。當(dāng)變壓器完全復(fù)位后，變換 器工作在死區(qū)階段，即原邊無電流、副邊續(xù)流。此外，二極管DZ1、DZ2還起鉗位作用，開關(guān)管 Q101、Q102被箝位在輸入電壓。MOSFET上的電壓應(yīng)力小于單管正激，至少低一倍。 本帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元控制芯片選用電流型UC3844，其最大 占空比為50%，啟動(dòng)電壓16V，具有過壓保護(hù)和欠壓鎖定功能。當(dāng)工作電壓大于34V時(shí)，穩(wěn) 壓管穩(wěn)壓，使內(nèi)部電路在小于34V電壓下可靠工作；當(dāng)輸入電壓低于10V時(shí)，芯片被鎖定，控 制器停止工作。UC3844結(jié)構(gòu)框圖見圖3。其UC3844基本工作過程如下首先，輸出電壓被反 饋網(wǎng)絡(luò)降壓，然后把這個(gè)反饋電壓送入誤差放大器，使之與基準(zhǔn)電壓相比較而產(chǎn)生一個(gè)誤 差電壓信號(hào)。脈寬調(diào)制部分拾取這個(gè)誤差電壓并且把它與功率變壓器的電流相比較并轉(zhuǎn)化 為合適的占空比去控制輸出部分功率脈沖調(diào)制的數(shù)量。圖4中電阻Rll與電容C8決定系 統(tǒng)的工作頻率，在誤差放大器輸出1腳與反饋2腳之間所接電容C9、電容C3、電容C4起到 補(bǔ)償作用，D2、D3、電容C6、電容C7、電阻R12使UC3844能夠?qū)崿F(xiàn)軟起動(dòng)，時(shí)間由電容C6、電 容C7決定，UC3844啟動(dòng)電流由電阻電阻Rl 、電阻R2、電阻R3、電阻R4決定。驅(qū)動(dòng)因兩路開 關(guān)管壓差較大，所以采用通過一個(gè)高頻脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)兩路MOSFET以便隔離，具體電路如 圖4。圖中電阻R115、電阻R117對(duì)UC3844提供電流限制保護(hù)，雙反串聯(lián)穩(wěn)壓二極管是用來 對(duì)功率MOSFET的柵源電壓過高保護(hù)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為+12V,電阻R116、電阻R118是用來降 低漏源阻抗。如圖4所示，輸出電壓直接經(jīng)電阻R5、電阻R6、電阻R7分壓后，得到輸出電壓 的電壓采樣信號(hào)，輸入P麗控制器的電壓反饋輸入端2腳(誤差放大器的反向輸入端)。誤 差放大器的正向輸入端接UC3844內(nèi)部的2. 5V的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)采樣電壓小于2. 5V時(shí)，誤差 放大器正向和反向輸出端之間的電壓差經(jīng)放大器放大后，調(diào)節(jié)輸出電壓，使得UC3844的輸 出信號(hào)的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值。電阻R9、電容 C3、電容C4并聯(lián)構(gòu)成電流型反饋。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是電壓采樣電路簡單，缺點(diǎn)是輸入電壓 和輸出電壓必須共地，不能做到輸入和輸出的電氣隔離。
權(quán)利要求一種帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元，其組成包括有直流電壓輸入、輸入濾波均壓、高頻變壓器、輸出整流濾波、直流輸出、電壓采樣反饋、PWM脈寬調(diào)制和隔離驅(qū)動(dòng)電路；其特征在于利用雙管正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高電源的輸入電壓，使這種帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元能在1200V電壓下工作，直流電壓輸出恒定在140V，輸入濾波電路選用4個(gè)電容串聯(lián)，并在濾波電容兩端并聯(lián)電阻均壓；輸入端的正負(fù)極串入10歐電阻，然后至主電路，主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選用雙管正激，雙管正激變換器的工作可以分為三個(gè)過程能量轉(zhuǎn)移階段、變壓器磁復(fù)位階段和死區(qū)階段；原邊的兩個(gè)開關(guān)管Q101、Q102同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，能量從輸入端向輸出端轉(zhuǎn)移；在變壓器磁復(fù)位階段，原邊的兩個(gè)二極管DZ1、DZ2導(dǎo)通，使變壓器繞組承受反相輸入電壓，實(shí)現(xiàn)變壓器磁復(fù)位，變壓器完全復(fù)位后，變換器工作在死區(qū)階段，即原邊無電流、副邊續(xù)流，二極管DZ1、DZ2還起鉗位作用，開關(guān)管Q101、Q102被箝位在輸入電壓，MOSFET上的電壓應(yīng)力至少低一倍小于單管正激。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元，其特征在于帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元控制芯片選用電流型UC3844，其最大占空比為50 % ，啟動(dòng)電壓16V，當(dāng)工作電壓大于34V時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，使內(nèi)部電路在小于34V電壓下可靠工作；當(dāng)輸入電壓低于10V時(shí)，芯片被鎖定，控制器停止工作；輸出電壓被反饋網(wǎng)絡(luò)降壓，將反饋電壓送入誤差放大器，與基準(zhǔn)電壓相比較而產(chǎn)生一個(gè)誤差電壓信號(hào)，脈寬調(diào)制部分拾取這個(gè)誤差電壓并且把它與功率變壓器的電流相比較并轉(zhuǎn)化為合適的占空比去控制輸出部分功率脈沖調(diào)制的數(shù)量，調(diào)制和隔離驅(qū)動(dòng)電路中電阻Rll與電容C8決定系統(tǒng)的工作頻率，在誤差放大器輸出1腳與反饋2腳之間所接電容C9、電容C3、電容C4起到補(bǔ)償作用，D2、 D3、電容C6、電容C7、電阻R12使UC3844能夠?qū)崿F(xiàn)軟起動(dòng)，時(shí)間由電容C6、電容C7決定，UC3844啟動(dòng)電流由電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4決定，驅(qū)動(dòng)因兩路開關(guān)管壓差較大，所以采用通過一個(gè)高頻脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)兩路M0SFET以便隔離，電阻R115、電阻R117對(duì)UC3844提供電流限制保護(hù)，雙反串聯(lián)穩(wěn)壓二極管是用來對(duì)功率MOSFET的柵源電壓過高保護(hù)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為+12￥，電阻1 116、電阻1 118降低漏源阻抗。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元，其組成包括有直流電壓輸入、輸入濾波均壓、高頻變壓器、輸出整流濾波、直流輸出、電壓采樣反饋、PWM脈寬調(diào)制和隔離驅(qū)動(dòng)電路；其特征在于利用雙管正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高電源的輸入電壓，使這種帶中性點(diǎn)的雙管正激式高壓直流取電單元能在1200V電壓下工作，直流電壓輸出恒定在140V，輸入濾波電路采用電容串聯(lián)，以提高電容耐壓。并附有中性點(diǎn)分壓電路，主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選用雙管正激，因它可以應(yīng)用于較高電壓輸入場(chǎng)合，根據(jù)不同的輸入電壓來調(diào)節(jié)控制開通占空比，從而使輸出電壓穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02M3/28GK201550024SQ200920244039
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者冷嚴(yán)冬, 劉振龍, 孫敬華, 曲文超, 李樹有, 趙鵬, 顧春明 申請(qǐng)人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司