专利名称：主回路串联式高频开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高频开关电源，特别是一种主回路串联式高频开关电源。
背景技术：
目前大功率直流开关电源如直流电焊机等一般都采用三相380伏交流电输入供电。在该电源中采用耐压为1000V以上的IGBT单管或模块作为功率开关管，该晶体管所制作的开关电源频率低、发热大、重量重、体积大、动态响应慢、成本高。耐压1000V以上的MOSFEF功率场效应管因内阻大、价格贵而不实用。耐压500-600V的MOSFEF功率场效应管因耐压不够而无法在需耐压1000V左右的主回路中使用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种频率高、发热小、重量轻、体积小、动态响应迅速、成本低并且用低击穿电压的场效应管在高压回路中使用的主回路串联式高频开关电源。
本实用新型的技术方案是它由1个主电路或2个以上主电路并联连接组成。每个主电路包括有电源部分、整流桥、A主回路、B主回路、开关管驱动器及控制电路、变压器T1、变压器T2和输出电路组成。电源部分和整流桥的输入端相连接。整流桥的输出端分别和A主回路、B主回路相连接。A、B两主回路采用正激、全桥、半桥三种电路连接方式相连接，同一主电路中A、B两主回路串联连接在一起。A主回路的输出端和变压器T1的输入端相连接，B主回路的输出端和变压器T2的输入端相连接。变压器T1、T2的输出端均和输出电路相连接。
所述的电源部分采用380V交流电输入供电。
所述的整流桥由V1-V6六只二极管组成并把380V交流电整流变成直流电供主回路使用。
所述的变压器T1和T2的初级线圈的匝数相同，次级线圈的匝数也相同。T1和T2的次级采用同名端相连接的方法相接，即两输出端3相连接，两输出端4相连接，在全桥和半桥电路中T1、T2两输出端的中间抽头5相连接。
所述的输出电路由两只二极管V7、V8和电感线圈L组成，两变压器T1、T2的输出经两只二极管整流再经滤波电感L滤波后作为本主电路的输出。
所述的在主电路中A、B两主回路以正激方式相连接的电路(见附图3)是A主回路由滤波电容C1，二极管V9、V10，电阻R1、R2和场效应管Q1、Q2组成。整流桥的正输出端和C1的正极、Q1的漏极D、V10的阴极相接。C1的负极、V9的阳极、Q2的源极S相互连接在一起。V9的阴极分别和Q1的源极S相接后再和变压器T1的输入端1相接。V10的阳极和Q2的漏极D相接后再和变压器T1的输入端2相接。B主回路由滤波电容C2，二极管V11、V12，电阻R3、R4和场效应管Q3、Q4组成。整流桥的负输出端和C2的负极、V11的阳极、Q4的源极S相接。C2的正极、Q3的漏极D、V12的阴极相互连接在一起后又与A主回路中C1的负极相连接。V11的阴极和Q3的源极S相连接后再与变压器T2的输入端1相连接。V12的阳极和Q4的漏极D相连接后再与变压器T2的输入端2相连接。在本电路的A、B两主回路中均可各有2只以上场效应管配以相应数量的二极管及电阻连接组成。
所述的在主电路中A、B两主回路以全桥方式相连接的电路(见附图4)是A主回路由滤波电容C3，电阻R5、R6、R7、R8，场效应管Q5、Q6、Q7、Q8组成。整流桥的正输出端和C3的正极，Q5、Q6的漏极D相接。C3的负极和Q7、Q8的源极S相互连接在一起。Q5的源极S和Q7的漏极D相连接后再和变压器T1的输入端1相连接。Q6的源极S和Q8的漏极D相连接后再和变压器T2的输入端2相连接。B主回路由滤波电容C4、电阻R9、R10、R11、R12和场效应管Q9、Q10、Q11、Q12组成。C4的正极和Q9、Q10的漏极D相互连接后再与A主回路的C3的负极相连接。C4的负极和Q11、Q12的源极S相互连接后再接整流桥的负输出端。Q9的源极S和Q11的漏极D相连接后再与变压器T2的输入端1相连接。Q10的源极S和Q12的漏极D相接后再与变压器T2的输入端2相连接。
所述的在主电路中A、B两主回路以半桥方式相联接的电路(见附图5)是A主回路由滤波电容C5、C6，电阻R13、R14、R15、R16和场效应管Q13、Q14、Q15、Q16组成。整流桥的正输出端和C5的正极及Q13、Q14的漏极D相连接。Q13和Q14的源极S相连接后既与变压器T1的输入端1相连接又与Q15、Q16的漏极D相连接。C5的负极与C6的正极相接后再与变压器T1的输入端2相连接。C6的负极与Q15、Q16的源极S相连接。B主回路由滤波电容C7、C8，电阻R17、R18、R19、Q20和场效应管Q17、Q18、Q19、Q20组成。整流桥的负输出端和C8的负极及Q19、Q20的源极S相接，C8的正极与C7的负极相接后再与变压器T2的输入端2相连接，Q19、Q20的漏极D相接后既与Q17、Q18的源极S相接又与变压器T2的输入端1相接，C7的正极与Q17、Q18的漏极D相接后再与A主回路的C6的负极相接。
所述的以正激、全桥、半桥连接方式相连接的主电路中，A、B两主回路均可各有2只或2只以上场效应管并联连接，并根据需要连接相应数量的电容、二极管、电阻组成主电路。
所述的以正激、全桥、半桥连接方式相连接的A、B两主回路中，各场效应管Q1～Q20的栅极G均与一相对应的电阻R1～R20相连接。各场效应管Q1～Q20的源极S和各电阻R1～R20的另一端均分别与开关管驱动器及控制电路相连接。
所述的场效应管均选用耐500V-600V电压的MOSFEF场效应管。
本实用新型的工作原理是380V交流电经整流桥整流，电容滤波后供A、B两主回路使用。所有开关管均有驱动器同步驱动。在主电路中，A、B两主回路所连接的两只变压器采用次级同名端并联连接。如果不是采用这种方法，就会因电路及变压器参数不一致而导致A、B两路电容上电压不平衡。例如在空载状态下，如果A路变压器损耗8W，B路变压器损耗5W，这将导致A、B两路上电容电压严重不平衡，甚至击穿开关管，而采用次级并联后，当B路电容电压升高，则对应A路变压器损耗完全由B路变压器次级通过A路变压器次级传送到A路变压器，这样使B路电容电压下降，A路电容电压上升而达到平衡，开关管就不会被击穿了。上述技术方案使本电源中耐500V-600V电压的开关管完全能在380V交流电输入的高电压回路中使用，因整个电源由几个主电路并联连接组成，各主电路又独立工作，所以即便一只主电路出现故障，只要其他主电路输出的电流仍能满足使用需要，本电源还可继续工作。
本实用新型的有益效果是提供了一种低电压的场效应管在高电压回路中使用的主回路串联式高频开关电源，跟原1000V以上IGBT所组造的电源相比，本实用新型频率高、发热小、重量轻、体积小、动态响应迅速、成本低。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的电路方框图。
图2是本实用新型主电路连接示意图。
图3是本实用新型A、B两主回路采用正激方式连接的结构示意图。
图4是本实用新型A、B两主回路采用全桥方式连接的结构示意图。
图5是本实用新型A、B两主回路采用半桥方式连接的结构示意图。
附图中1、电源部分；2、整流桥；3、A主回路；4、B主回路；5、开关管驱动器及控制电路；6、变压器T1；7、变压器T2；8、输出电路。
具体实施方式
如图2所示380V交流电分别和并联连接在一起的主电路I、主电路II、主电路III和主电路IV相连接。主电路I、II、III、IV输出端并联连接后输出。
如图1所示在各主电路中各部件的连接方法如下电源部分1和整流桥2相连接。整流桥2分别和A主回路3、B主回路4相连接。A、B两主回路均与开关管驱动器及控制电路相连接。A、B两主回路3、4分别和变压器T16和变压器T27相连接。同时A、B两主回路串联连接，变压器T16和变压器T27均和输出电路8相连接。
如图3所示380V交流电源与整流桥V1-V6相接并使380V交流电变成直流电向A、B两主回路供电。整流桥与A、B两主回路的滤波电容C1、C2相接并对输入电进行滤波后供场效应管等使用。A主回路由场效应管Q1、Q2，滤波电容C1，电阻R1、R2和二极管V9、V10连接组成。A主回路的输出端接变压器T1的初级线圈端1、2。B主回路由场效应管Q3、Q4，滤波电容C2，电阻R3、R4和二极管V11、V12连接组成。B主回路的输出端接变压器T2的初级线圈端1、2。变压器T1的次级线圈端3和变压器T2的次级线圈端3相接，T1的次级线圈端4和T2的次级线圈端4相接。两变压器的输出端与输出电路相接。输出电路由电阻V7、V8和电感L组成。T1、T2的端点3均和V7的阳极相接。T1、T2的端点4既和V8的阳极相接又作为本主电路的一个输出端子。电阻V7、V8的阴极相接后再与电感L相接，电感L的另一端作为本主电路的另一输出端子。本电路是主电路中A、B两主回路采用正激方法相连接的电路图。
如图4所示A主回路由场效应管Q5、Q6、Q7、Q8，滤波电容C3和电阻R5、R6、R7、R8连接组成。B主回路由场效应管Q9、Q10、Q11、Q12，滤波电容C4和电阻R9、R10、R11、R12连接组成。变压器T1的中间抽头5和变压器T2的中间抽头5相连接，V7、V8的阴极相接后与L串联后作为主电路的正输出端，变压器中间抽头5作为本主电路的负输出端。本电路其他电路部分的元器件及连接方法和图3所示相同。本电路是主电路中A、B两回路采用全桥方法相连接的电路图。
如图5所示A主回路由场效应管Q13、Q14、Q15、Q16，滤波电容C5、C6和电阻R13、R14、R15、R16连接组成。B主回路由场效应管Q17、Q18、Q19、Q20，滤波电容C7、C8和电阻R17、R18、R19、R20连接组成。本电路其他电路部分的元器件及连接方法和图3所示相同。变压器次级线圈和输出电路的元器件及连接方法如图4所示相同。本电路是主电路中A、B两主回路采用半桥方法相连接的电路图。
权利要求1.本实用新型是一种主回路串联式高频开关电源，其特征在于它由1个主电路或2个以上主电路并联连接组成，每个主电路包括有电源部分、整流桥、A主回路、B主回路、开关管驱动器及控制电路、变压器T1、变压器T2、输出电路；电源部分和整流桥的输入端相连接，整流桥的输出端分别和A主回路、B主回路相连接，A、B两主回路采用正激、全桥、半桥三种电路连接方式相连接，同一主电路中A、B两主回路串联连接在一起，A、B两主回路均与开关管驱动器及控制电路相连接；A主回路的输出端和变压器T1的输入端相连接，B主回路的输出端和变压器T2的输入端相连接，变压器T1、T2的输出端均和输出电路相连接；所述的电源部分采用380V交流电输入供电；所述的整流桥由V1-V6六只二极管组成并将380V交流电整流变成直流电供主电路使用；所述的变压器T1和T2的初级线圈的匝数相同；次级线圈的匝数也相同，T1、T2的次级采用同名端相连接的方式相接，即两输出端3相连接，两输出端4相连接，在全桥和半桥电路中T1、T2两输出端的中间抽头5相连接；所述的输出电路由两只二极管V7、V8和电感线圈L组成，两变压器T1、T2的输出经两只二极管整流再经滤波电感L滤波后作为本主电路的输出。
2.根据权利要求1所述的主回路串联式高频开关电源，其特征在于它有主电路I、主电路II、主电路III和主电路IV并联连接在一起组成本实用新型的高频开关电源。
3.根据权利要求1所述的主回路串联式高频开关电源，其特征在于在主电路中A、B两主回路以正激方式相连接的电路是A主回路由滤波电容C1、二级管V9、V10，电阻R1、R2和场效应管Q1、Q2组成；整流桥的正输出端和C1的正极、Q1的漏极D、V10的阴极相接；C1的负极、V9的阳极、Q2的源极S相互连接在一起，V9的阴极分别和Q1的源极S相接后再和变压器T1的输入端1相接，V10的阳极和Q2的漏极D相接后再和变压器T1的输入端2相接；B主回路由滤波电容C2，二极管V11、V12，电阻R3、R4和场效应管Q3、Q4组成，整流桥的负输出端和C2的负极、V11的阳极、Q4的源极S相接，C2的正极、Q3的漏极D、V12的阴极相互连接在一起后又与A主回路中C1的负极相连接，V11的阴极和Q3的源极S相连接后再与变压器T2的输入端1相接，V12的阳极和Q4的漏极D相连接后再与变压器T2的输入端2相接。
4.根据权利要求1所述的主回路串联式高频开关电源，其特征在于在主电路中A、B两主回路以全桥方式相连接的电路是A主回路由滤波电容C3，电阻R5、R6、R7、R8，场效应管Q5、Q6、Q7、Q8组成，整流桥的正输出端和C3的正极、Q5、Q6的漏极D相接，C3的负极和Q7、Q8的源极S相互连接在一起，Q5的源极S和Q7的漏极D相连接后再和变压器T1的输入端1相连接，Q6的源极S和Q8的漏极D相连接后又和变压器T2的输入端2相连接；B主回路由滤波电容C4、电阻R9、R10、R11、R12和场效应管Q9、Q10、Q11、Q12组成，C4的正极和Q9、Q10的漏极D相互连接后再与A主回路的C3的负极相连接，C4的负极和Q11、Q12的源极S相互连接后再接整流桥的负输出端，Q9的源极S和Q11的漏极D相连接后再与变压器T2的输入端1相连接，Q10的源极S和Q12的漏极D相接后再与T2的输入端2相连接。
5.根据权利要求1所述的主回路串联式高频开关电源，其特征在于在主电路中A、B两主回路以半桥方式相连接的电路是A主回路由滤波电容C5、C6，电阻R13、R14、R15、R16和场效应管Q13、Q14、Q15、Q16组成，整流桥的正输出端和C5的正极及Q13、Q14的漏极D相连接，Q13和Q14的源极S相连接后既与变压器T1的输入端1相连接又与Q15、Q16的漏极D相连接，C5的负极与C6的正极相接后再与变压器T1的输入端2相连接，C6的负极与Q15、Q16的源极S相连接；B主回路由滤波电容C7、C8，电阻R17、R18、R19、R20和场效应管Q17、Q18、Q19、Q20组成，整流桥的负输出端和C8的负极及Q19、Q20的源极S相接，C8的正极与C7的负极相接后再与变压器T2的输入端2相连接，Q19、Q20的漏极D相接后既与Q17、Q18的源极S相接又与变压器T2的输入端1相接，C7的正极与Q17、Q18的漏极D相接后再与A主回路的C6的负极相接。
6.根据权利要求1、3、4、5所述的主回路串联式高频开关电源，其特征在于在以正激、全桥、半桥连接方式相连的主电路中，A、B两主回路均可各有2只或2只以上场效应管并联连接并根据需要连接相应数量的电容、二极管、电阻组成主回路，场效应管以并联方式相连接扩大了主电路的输出功率。
7.根据权利要求3、4、5所述的主回路串接式高频开关电源，其特征在于各场效应管Q1～Q20的栅极G均与一相对应的电阻R1～R20相连接，各场效应管Q1～Q20的源极S和各电阻R1～R20的另一端均分别与开关管驱动器及控制电路相连接。
8.根据权利要求3、4、5所述的主回路串联式高频开关电源，其特征在于各场效应管均选用耐500V-600V电压的MOSFEF场效应管。
专利摘要本实用新型是一种主回路串联式高频开关电源。它由1个主电路或2个以上主电路并联连接组成。每个主电路有电源部分、整流桥、A、B主回路、开关管驱动器及控制电路、二个变压器及输出电路组成。A、B主回路串联连接在一起。A、B主回路中均可各由数只场效应管并联连接来扩大功率。两变压器采用同名端相联的方法相连接。本实用新型的电源选用380V交流电但场效应管选用耐500V－600V电压的MOSFEF场效应管。各主电路中的A、B主回路还均和开关管驱动器及控制电路相连接。本实用新型提供了一种低击穿电压的场效应管在高电压回路中使用的高频开关电源。它具有频率高、发热小、重量轻、体积小、动态响应迅速、成本低等优点。
文档编号H02M7/162GK2679919SQ20042002462
公开日2005年2月16日 申请日期2004年2月9日 优先权日2004年2月9日
发明者李杏元, 彭卫珍 申请人:溧阳市华元电源设备厂