專(zhuān)利名稱(chēng)：同諧振蕩式開(kāi)關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同諧振蕩式開(kāi)關(guān)電源，可廣泛的應(yīng)用于大功率電源中的電焊機(jī)、直流電器、LED照明等領(lǐng)域。
技術(shù)背景
目前自由震蕩電路主要有自激震蕩和數(shù)字觸發(fā)震蕩及線(xiàn)圈互感振蕩，振蕩頻率的范圍主要在中高頻率段，不利于有些功率的低頻輸出
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，為克服線(xiàn)圈振蕩的不足，以中低頻透徹的振蕩最大限度的輸出功率，既是有益的電源，又具有恒定功率下的高穩(wěn)壓輸出，既有恒流反饋，又有恒壓反饋，實(shí)現(xiàn)了小元件大功率的實(shí)效。
本發(fā)明的特點(diǎn)，以可控硅對(duì)時(shí)間的設(shè)置控制，或以三極管的導(dǎo)通與截止來(lái)控制推挽電容的消長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)以推挽電容的消長(zhǎng)決定三極管的導(dǎo)通與截止，推挽電容的電位影響著三極管基極的控制信號(hào)，基極的控制信號(hào)又有自身諧振的獨(dú)立性，那么推挽的諧振與控制的諧振保持了同步，同諧振蕩的輸出才最為透徹。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，交流振蕩輸出能沿著輸入正弦波的軌跡進(jìn)行振蕩，純電阻負(fù)載避免了因220v濾波只使用波峰能量對(duì)電網(wǎng)不利的缺陷，有利于大功率負(fù)載的接入，并且相對(duì)恒定的功率，對(duì)負(fù)載的過(guò)載起到了一定的保護(hù)作用，具有一定的負(fù)反饋，能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出的功率。限流下的整流電源是一條接近于直線(xiàn)的直流，負(fù)載得到的是幅值相同的高頻諧振功率，輸入輸出電流所有的路徑都經(jīng)過(guò)了電容對(duì)能量的吸收，外回路分配的功率幾乎為0，功率因數(shù)接近于1。而交流濾波電源的振蕩，保證了振蕩等幅值的輸出。
本發(fā)明的技術(shù)解決措施，包括控制諧振都經(jīng)過(guò)輸出回路，以設(shè)定負(fù)載在初級(jí)信號(hào)的反饋，全方位的功率輸出，沒(méi)有維持振蕩的能量消耗，除晶體管元件的自身消耗外，由理想元件的能量循環(huán)，來(lái)維持振蕩輸出，實(shí)現(xiàn)能夠以沒(méi)有消耗的功率輸出電路，雖然兩振蕩條件諧同，但輸出又具有一定的獨(dú)立性，輸出變壓器在任何電感量下都可接入，所以能以改變電容元件的大小來(lái)節(jié)省變壓器的體積。


如圖1所示為應(yīng)用本發(fā)明對(duì)三極管同諧振蕩電路圖
如圖2所示為應(yīng)用本發(fā)明組三極管同諧振蕩電路圖
如圖3所示為應(yīng)用本發(fā)明直接可控硅同諧振蕩電路圖
如圖4所示為應(yīng)用本發(fā)明間接可控硅同諧振蕩電路圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示為應(yīng)用本發(fā)明對(duì)三極管同諧振蕩電路圖，圖中C1C2為推挽電容，C3為換向電容，D1D2為兩個(gè)配對(duì)三極管T1T2的基極保護(hù)二極管，T1為npn型三極管，T2為pnp型三極管，LC4為L(zhǎng)C振蕩輸入，C5為振蕩偏置電容，B為輸出變壓器。當(dāng)仏以220v交流輸入時(shí)，經(jīng)橋Q整流，對(duì)C1C2充電，由于C5的偏置，LC4有一個(gè)方向的電流流過(guò)，三極管T1T2 —個(gè)導(dǎo)通一個(gè)截止，C1C2中一個(gè)充電一個(gè)放電，變壓器U。輸出一個(gè)交流電壓，是在50Hz波形內(nèi)的高頻交流電壓，所以整個(gè)負(fù)載是純電阻性的負(fù)載。因?yàn)镃1C2的大小決定了振蕩能量的大小，當(dāng)輸出U。短接時(shí)，輸出能量是C1C2的最大能量，應(yīng)用于電焊機(jī)時(shí)具有電焊短接的保護(hù)性。由于負(fù)載在C1與C3之間或C2與C3之間，所以不影響兩個(gè)三極管的類(lèi)型及接法。當(dāng)C1C2與負(fù)載阻抗的振蕩頻率大于等于LC輸入的振蕩頻率時(shí)，輸出波形在0---220V之間，如C4為683的電容，C5為102的電容，L為IOmh的電感，三極管用達(dá)靈頓管有頻率，則振蕩頻率為ΙΟΚΗζ， 當(dāng)C1C2C3為684的電容時(shí)，負(fù)載阻抗為62 Ω的頻率為10kHz，相當(dāng)于變壓器B的輸入只有 Imh的電感量，這樣變壓器的體積不大，輸出功率為21^，而(5的偏置電壓加在了 C3上，即可對(duì)輸入在0值附近時(shí)的連續(xù)振蕩，由于振蕩波形是連續(xù)的，適合于大比例的降壓電源。
如圖2所示為應(yīng)用本發(fā)明組三極管同諧振蕩電路圖，圖中C1為220v整流電壓的濾波，C2C3推挽，C4換向，D1D2D3D4為防止回流及保護(hù)二極管，T1T2為兩個(gè)npn型三極管，LC5 為振蕩輸入，兩個(gè)振蕩輸出UtjlUt52為單向脈沖輸出。通電時(shí)C3的電壓提供T2的基極導(dǎo)通電流，同時(shí)C5的電壓升高，當(dāng)C5的電壓作用在T1上時(shí)，T1導(dǎo)通T2截止，這樣在UtjlUtj2上輸出一個(gè)幅值相同的高頻輸出，所以在C5上沒(méi)有偏置電壓時(shí)也可以起振，是一種性?xún)r(jià)比較好的可作為L(zhǎng)ED電源的開(kāi)關(guān)電源。如果振蕩頻率為10kHz，C2C3C4為103的電容時(shí)，輸出功率為 35w0
如圖3所示為應(yīng)用本發(fā)明直接可控硅同諧振蕩電路圖，圖中C1為220v整流電壓的濾波，C2C3推挽，C4換向，K1為正脈沖觸發(fā)可控硅，K2為負(fù)脈沖觸發(fā)可控硅，D1D2為方向控制二極管，C5C6C7為升壓電容，R1R4為升壓限流電阻，R2R3為可控硅觸發(fā)的限流電阻，U0為振蕩輸出。通過(guò)C5C6與C6C7電壓輪流升高觸發(fā)可控硅，無(wú)論可控硅K1K2導(dǎo)通以后C6都放電， C5C7出現(xiàn)時(shí)間等間隔的觸發(fā)，可控硅K1K2輪流的導(dǎo)通與截止，輸出一個(gè)振蕩電壓。振蕩過(guò)程中，C2C3的電壓在73. 33v---146. 66v之間變化，C4的電壓在正負(fù)73. 33v之間變化，負(fù)載得到的是正負(fù)73. 33V+146. 66v = 220v的高頻振蕩電壓，這里限流電阻Ii1R4的大小影響到了可控硅的關(guān)斷，所以電阻值不能小，這樣RC的時(shí)間常數(shù)小不了，則振蕩頻率高不了，適合于大電流占空比大的電源，當(dāng)可控硅的導(dǎo)通比較好時(shí)，這里可不接入換向電容C4來(lái)擴(kuò)大推挽的能量。
如圖4所示為應(yīng)用本發(fā)明間接可控硅同諧振蕩電路圖，圖中C1為限流電容， C2C3C4C5為續(xù)流電容，C6C7為推挽電容，C8為換向電容，T1為pnp型三極管，T2為npn型三極管，K1為正脈沖觸發(fā)可控硅，K2為負(fù)脈沖觸發(fā)可控硅，D1D2為基極保護(hù)二極管，C9Cltl為升壓電容，R1I^2為升壓電阻，R3R4為三極管集電極與可控硅觸發(fā)的限流電阻⑴。為振蕩輸出。當(dāng)通電時(shí)，整流電壓對(duì)C6C7充電，C9Cki電壓慢慢的升高，由于元件的參數(shù)有一點(diǎn)小小的區(qū)別，假如 T1先導(dǎo)通，C7的電位迅速升高，延后了 T2導(dǎo)通的時(shí)間，此時(shí)一個(gè)回路C9-C6--T1--D1--C9，三極管T1導(dǎo)通，另一個(gè)回路T1-^--Kf-C8--K--T1可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，功率輸出三個(gè)回路，一個(gè)是(9通過(guò)K1的放電，一個(gè)回路C6通過(guò)K1對(duì)負(fù)載放電作功，另一個(gè)回路Q(chēng)--K1-C8--K--C7--Q 給C7充電，當(dāng)C6放電完畢C7充電平衡時(shí)，可控硅K1截止。當(dāng)Cltl電位升高到T2導(dǎo)通時(shí)，觸發(fā)可控硅K2導(dǎo)通，完成在U0上的反向電流的循環(huán)。當(dāng)U1輸入為220v時(shí)，分壓中雖然功率的倍數(shù)是電壓倍數(shù)的平方，但又與內(nèi)阻的比例有關(guān)，所以電壓的倍數(shù)等于功率的倍數(shù)，如果整個(gè)振蕩的負(fù)載為R，整流輸出為Uz，等能量充電放電滿(mǎn)足如下條件輸入電壓-限流存儲(chǔ)電壓=累加輸出電壓，即 Uisin θ-Ucsin θ = nUz+Uzsin θ +Uzsin (90° + θ )+Uzsin (180° + θ)+... +Uzsin (η JI/2+ θ ), (η = 1,2,3...)，這是一個(gè)以90°為周期的累加數(shù)列，建立以Uz為函數(shù)的方程對(duì)θ進(jìn)行積分，出現(xiàn)的一次項(xiàng)就是輸出的直流功率，其余的正弦余弦以設(shè)置的電容元件吸收，則相當(dāng)于整個(gè)振蕩負(fù)載得到一個(gè)直流的功率，再經(jīng)過(guò)高頻振蕩，則輸出負(fù)載得到的是等幅值的高頻功率。由于輸入電容的分壓，在輸出電流所有的路徑都經(jīng)過(guò)了電容對(duì)能量的吸收時(shí)，外回路分配的功率幾乎為0，則功率因數(shù)接近于1，由于電容換向時(shí)的占空截止，整流電壓是一個(gè)直流的方波脈沖電壓，但續(xù)流電容彌補(bǔ)了占空截止，所以整流輸出是一個(gè)直流電壓。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及同諧振蕩式開(kāi)關(guān)電源，以?xún)蓚€(gè)推挽電容的輪流充放電，有能量要放電沒(méi)有能量要吸收的趨勢(shì)，撥動(dòng)兩個(gè)三極管輪流對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通與截止，當(dāng)撥動(dòng)一個(gè)三極管導(dǎo)通以后一部分能量的放出不能繼續(xù)提供導(dǎo)通能量時(shí)，依靠基極電感元件存儲(chǔ)的能量繼續(xù)導(dǎo)通， 直至電容的能量放完全，三極管截止，同時(shí)另一個(gè)三極管由電源充電，開(kāi)始另一個(gè)三極管的導(dǎo)通，完成不斷循環(huán)的過(guò)程，輸出一個(gè)諧振振蕩電壓，還有一個(gè)換向電容的作用是將負(fù)載嵌入與推挽電容之間，三極管的發(fā)射極不因負(fù)載電位影響飽和導(dǎo)通狀態(tài)，所以對(duì)三極管的類(lèi)型沒(méi)有要求，類(lèi)型不同時(shí)只是諧振輸入的放電回路不一樣，兩個(gè)對(duì)管與兩個(gè)組管的功用是相同的，有利于適合通用元件的選擇，兩個(gè)對(duì)管型振蕩在有偏置電壓下，交流振蕩輸出能沿著輸入正弦波的軌跡進(jìn)行振蕩，整個(gè)負(fù)載是一種純電阻性負(fù)載，兩個(gè)組管型的限流振蕩下， 負(fù)載得到的是幅值相同的高頻諧振功率，輸入輸出電流所有的路徑都經(jīng)過(guò)了電容對(duì)能量的吸收，外回路分配的功率幾乎為0，功率因數(shù)接近于1，可控硅的振蕩則能適合小元件更大功率的需要。
全文摘要
本發(fā)明涉及同諧振蕩式開(kāi)關(guān)電源，可廣泛的應(yīng)用于大功率電源中的電焊機(jī)、直流電器、LED照明等領(lǐng)域，交流振蕩輸出能沿著輸入正弦波的軌跡進(jìn)行振蕩，純電阻負(fù)載避免了因220v濾波只使用波峰能量對(duì)電網(wǎng)不利的缺陷，有利于大功率負(fù)載的接入，并且相對(duì)恒定的功率，對(duì)負(fù)載的過(guò)載起到了一定的保護(hù)作用，具有一定的負(fù)反饋，能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出的功率。
文檔編號(hào)H02M5/458GK102522902SQ20111044539
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者楊云柳 申請(qǐng)人:楊云柳