一種基于可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的動(dòng)態(tài)電容放電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電路裝置，尤其是用于給可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端電容器放電的電容放電器。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，隨著我國電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。隨其應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)其提出的要求也越來越高，如大功率，小體積，高功率密度等，這就需要可調(diào)直流穩(wěn)壓電源有更高的轉(zhuǎn)換效率，更小的功率損耗，在轉(zhuǎn)換效率一定的情況下，降低輸出端的功率損耗尤為重要。
[0003]當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端處于空載狀態(tài)時(shí)，由于其輸出端有較大容量的電容器，此時(shí)，如果從高輸出電壓向低輸出電壓快速調(diào)節(jié)，輸出端電壓將會(huì)因?yàn)檩敵龆穗娙萜鞯拇嬖诙荒苎杆夙憫?yīng)至預(yù)設(shè)值，這種狀態(tài)有可能導(dǎo)致系統(tǒng)閉環(huán)紊亂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，這種狀態(tài)是堅(jiān)決不允許發(fā)生的。所以，為避免這種狀態(tài)發(fā)生，就必須對(duì)輸出端電容器進(jìn)行放電，以使輸出端電壓快速響應(yīng)至電壓預(yù)置值，以保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。現(xiàn)在普遍采用的方法是在輸出端的電容器上并聯(lián)一只功率電阻器，用這只功率電阻器對(duì)電容器進(jìn)行放電，這種方法達(dá)到了對(duì)電容器放電的目的，但其有兩個(gè)缺點(diǎn):一是無論可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端處于空載或是帶載狀態(tài)，這只功率電阻器始終并聯(lián)在輸出端電容器的兩端并對(duì)電容器進(jìn)行放電，這加大了輸出端的功率損耗；二是功率電阻器的阻值是固定不變的，根據(jù)歐姆定律的推導(dǎo)公式P=U2/R可知，當(dāng)輸出電壓調(diào)節(jié)越高，在電阻不變的情況下功率損耗越大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的動(dòng)態(tài)電容放電器。當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，放電器不工作。當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端空載工作時(shí)，放電器將在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的整個(gè)輸出調(diào)節(jié)范圍內(nèi)以恒功率的方式對(duì)輸出端電容器進(jìn)行放電。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:放電器包括動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元、控制單元和放電單元。動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元主要由監(jiān)測(cè)電阻器和信號(hào)放大器等組成，控制單元主要由比較器和積分緩沖網(wǎng)絡(luò)等組成，放電單元由放電開關(guān)和恒功率控制電阻器組成。放電器并聯(lián)在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的輸出端電容器兩端，當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，監(jiān)測(cè)電阻器上有電流流過，隨之產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)(根據(jù)公式U=IR)，該電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器(同相比例運(yùn)算放大器)處理后經(jīng)隔離二極管送至控制單元比較器的反相輸入端，比較器的同相端接基準(zhǔn)電壓，此時(shí)，比較器的反相輸入端電壓高于同相端的基準(zhǔn)電壓(基準(zhǔn)電壓可設(shè)置滿足此條件)，比較器輸出低電平，控制放電單元的放電開關(guān)關(guān)閉，從而保證了在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，無額外的功率損耗產(chǎn)生。當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端空載工作時(shí)，監(jiān)測(cè)電阻器上無電流流過，信號(hào)放大器輸出零電壓信號(hào)，由于有隔離二極管的存在，信號(hào)放大器的輸出相當(dāng)于被隔離。此時(shí)，比較器的反相輸入端電壓低于同相端的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出高電平，控制放電單元的放電開關(guān)開通，對(duì)輸出端電容器進(jìn)行放電，恒功率控制電阻器上流過放電電流，隨之產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)(根據(jù)公式U=IR)，該電壓信號(hào)送至控制單元比較器的反相輸入端，當(dāng)該電壓信號(hào)高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器輸出低電平，控制放電單元的放電開關(guān)關(guān)閉，恒功率控制電阻器無電流流過，失去電壓信號(hào)，此時(shí)，比較器的反相輸入端電壓再次低于同相端的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出高電平，至此完成一個(gè)循環(huán)過程。這個(gè)循環(huán)過程將由于積分緩沖網(wǎng)絡(luò)的存在而穩(wěn)定的閉環(huán)工作，并在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的整個(gè)輸出調(diào)節(jié)范圍內(nèi)以恒功率的方式對(duì)輸出端電容器放電，放電電流由基準(zhǔn)電壓和恒功率控制電阻器共同決定，改變兩者之間的任意一個(gè)參數(shù)都可以控制放電電流的大小，從而可靈活的設(shè)置放電功率。
[0006]有益效果是:
[0007]在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，放電器的放電開關(guān)關(guān)閉，保證了輸出端無額外的功率損耗產(chǎn)生，提高了輸出端的使用效率；在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端空載工作時(shí)，放電器將在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的整個(gè)輸出調(diào)節(jié)范圍內(nèi)以恒功率的方式對(duì)輸出端電容器進(jìn)行放電，在保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的同時(shí)，大大降低了在使用功率電阻器放電時(shí)產(chǎn)生的功率損耗。
【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0009]圖1是可調(diào)直流穩(wěn)壓電源功率電路原理簡(jiǎn)圖。
[0010]圖2是本實(shí)用新型電路原理框圖。
[0011]圖3是本實(shí)用新型電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1所示為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源功率電路原理簡(jiǎn)圖?？刂齐娐肺唇o出，其工作原理為:輸入端電壓經(jīng)輸入電容器Cin濾波后送至全橋電路(由Q1~Q4組成)，控制電路通過PWM控制信號(hào)來控制Q1~Q4的開通和關(guān)閉，以調(diào)節(jié)輸出電壓值，并將電能通過隔離功率電壓器T傳送至輸出端，經(jīng)由D1~D4組成的全橋整流、電感L和輸出端電容器Cout組成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)后輸出。Rj為現(xiàn)在普遍采用的放電用功率電阻器，其并聯(lián)在輸出端電容器Cout的兩端。RS為本實(shí)用新型使用的監(jiān)測(cè)電阻器。
[0013]圖2是本實(shí)用新型電路原理框圖。A為動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元，B為控制單元，C為放電單元。
[0014]圖3是本實(shí)用新型電路原理圖。A中RS為監(jiān)測(cè)電阻器，電阻器Rl、R2、R3、R4、電容器C2和運(yùn)算放大器UB共同組成信號(hào)放大器，放大倍數(shù)為1+R3/R2，D0為隔離二極管。B中UA為比較器，C1與R6組成積分緩沖網(wǎng)絡(luò)，REF為基準(zhǔn)電壓，R8、R5為偏置電阻，R7、R9為放電開關(guān)的柵極限流電阻和加速電阻。C中Q為放電開關(guān)用M0S管，R10為恒功率控制電阻器。放電器的Vout+端即為輸出端電容器Cout的正端，放電器的CS-/GND端即為輸出端電容器Cout的負(fù)端。具體工作過程為:當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，RS上有電流流過，隨之產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)(根據(jù)公式U=IR)，該電壓信號(hào)經(jīng)UB以1+R3/R2的倍數(shù)放大后經(jīng)隔離二極管D0送至UA反相輸入端，UA同相端接REF，此時(shí)，UA的反相輸入端電壓高于同相端電壓(REF可設(shè)置滿足此條件)，UA輸出低電平，Q關(guān)閉，從而保證了在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，無額外的功率損耗產(chǎn)生。當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端空載工作時(shí)，RS上無電流流過，UB輸出零電壓信號(hào)，由于有隔離二極管DO的存在，UB輸出相當(dāng)于被隔離。此時(shí)，UA的反相輸入端電壓低于同相端電壓，UA輸出高電平，Q開通，對(duì)輸出端電容器Cout進(jìn)行放電，R10上流過放電電流，隨之產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)(根據(jù)公式U=IR)，該電壓信號(hào)送至UA的反相輸入端，當(dāng)該電壓信號(hào)高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，UA輸出低電平，Q關(guān)閉，R10無電流流過，失去電壓信號(hào)，此時(shí)，UA的反相輸入端電壓再次低于同相端電壓，UA輸出高電平，至此完成一個(gè)循環(huán)過程。這個(gè)循環(huán)過程將由于C1與R6積分緩沖網(wǎng)絡(luò)的存在而穩(wěn)定的閉環(huán)工作，并在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的整個(gè)輸出調(diào)節(jié)范圍內(nèi)以恒功率的方式對(duì)輸出端電容器Cout放電，放電電流由基準(zhǔn)電壓REF和R10共同決定，改變兩者之間的任意一個(gè)參數(shù)都可以控制放電電流的大小，從而可靈活的設(shè)置放電功率。
[0015]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的動(dòng)態(tài)電容放電器，放電器由動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元、控制單元和放電單元組成，動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元主要由監(jiān)測(cè)電阻器和信號(hào)放大器組成，控制單元主要由比較器和積分緩沖網(wǎng)絡(luò)組成，放電單元由放電開關(guān)和恒功率控制電阻器組成，放電器并聯(lián)在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的輸出端電容器兩端，其特征是:當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，放電器不工作，當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端空載工作時(shí)，放電器將在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的整個(gè)輸出調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對(duì)輸出端電容器進(jìn)行放電，使輸出電壓快速響應(yīng)至電壓預(yù)置值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)電容放電器，其特征是:放電器在工作時(shí)，是以恒功率的方式對(duì)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的輸出端電容器進(jìn)行放電。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的動(dòng)態(tài)電容放電器。放電器包括動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元、控制單元和放電單元。動(dòng)態(tài)電流監(jiān)測(cè)單元主要由監(jiān)測(cè)電阻器和信號(hào)放大器等組成，控制單元主要由比較器和積分緩沖網(wǎng)絡(luò)等組成，放電單元由放電開關(guān)和恒功率控制電阻器組成。放電器并聯(lián)在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的輸出端電容器兩端，當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端帶載工作時(shí)，放電器不工作。當(dāng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出端空載工作時(shí)，放電器將在可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的整個(gè)輸出調(diào)節(jié)范圍內(nèi)以恒功率的方式對(duì)輸出端電容器進(jìn)行放電，使輸出電壓快速響應(yīng)至電壓預(yù)置值。
【IPC分類】H02M3/335
【公開號(hào)】CN205039708
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520722664
【發(fā)明人】董鐵鑫, 李鳳軍, 許艷華, 馬強(qiáng), 曹超
【申請(qǐng)人】航天長峰朝陽電源有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日