一种直流侧斩波功率调节器的制造方法
【专利摘要】一种直流侧斩波功率调节器，包括一台主机、一条功率输出电缆和一条电源电缆，主机外壳的一个侧面设有功率输出插座，该功率输出插座与功率输出电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有功率调节旋钮电位器和频率调节旋钮电位器；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由主回路整流电路、主回路斩波输出电路、过流检测反馈电路、稳压检测反馈电路、调压信号给定电路、稳压信号逻辑处理电路、PWM控制电路和IGBT隔离与驱动电路组成。本实用新型可以根据需要调节输出功率的大小，功率因数高，并具有自动稳压和过流保护功能，保证输出功率的稳定可靠。
【专利说明】一种直流侧斩波功率调节器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及功率调节【技术领域】，特别是涉及通过直流侧斩波来进行功率调节。
【背景技术】
[0002]功率调节是现代电器和设备常见的功能之一。现有技术进行功率调节的方法主要有以下几种:
[0003]一种是采用晶闸管调功。该方法将晶闸管串联在交流输入侧，通过脉冲移相触发电路来控制晶闸管的导通角，从而控制交流侧输出电压的大小。目前大多数的电器设备都采用这种方法。然而，由于在交流侧通过移相造成波形畸变，因此晶闸管调功功率因数不高,对电网影响严重。
[0004]第二种是采用采用调压器调功。该方法在交流输入侧串联一个调压器，通过改变线圈的匝数比来调节输出电压。由于调压器的体积一般都比较大，因此该方法使得整个电器设备变得笨重而庞大。
[0005]第三种是采用电阻分压调功。该方法通过在主回路串联分压电阻来实现，由于分压电阻需要消耗大量的电能，使得设备的能耗增加，效率降低。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种直流侧斩波功率调节器，该调节器可以根据需要调节输出功率的大小，功率因数高，并具有自动稳压和过流保护功能，保证输出功率的稳定可靠。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0008]所述的一种直流侧斩波功率调节器，包括一台主机、一条功率输出电缆和一条电源电缆。主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有功率输出插座，该功率输出插座与功率输出电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有功率调节旋钮电位器和频率调节旋钮电位器，功率调节旋钮电位器用来调节输出功率的大小，频率调节旋钮电位器用来调节斩波频率大小；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由主回路整流电路、主回路斩波输出电路、过流检测反馈电路、稳压检测反馈电路、调压信号给定电路、稳压信号逻辑处理电路、PWM控制电路和IGBT隔离与驱动电路组成；电路板上的VCC、+15V、AC220V与电源插座相连，电路板上的可调电阻R5与主机外壳的频率调节旋钮电位器相连，电路板上的可调电阻R15与主机外壳的功率调节旋钮电位器相连，电路板上的连接器Jl与功率输出插座相连。
[0009]所述的主回路整流电路包括整流桥BRl和电容E1，AC220V跨接在整流桥BRl的管脚2和管脚3之间，电容El跨接在整流桥BRl的管脚I和管脚4之间，BRl的管脚4接地线 GND。
[0010]所述的主回路斩波输出电路包括IGBT模块BG1、电容E2、电容Cl以及连接器J1。整流桥BRl的管脚I与电容El的公共节点和IGBT模块BGl的管脚2相连，电容E2接在GBl的管脚3和地线GND之间，电容Cl接在GBl的管脚3和地线GND之间，连接器Jl跨接在负载电感LI两2而。
[0011]所述的过流检测反馈电路由IGBT模块BGl的管脚3输出经负载电感L1、电流采样电阻R3后与地线GND相连，电流反馈信号从负载电感LI与电阻R3的公共节点引出，与PWM发生器Ul的管脚3相连。
[0012]所述的稳压检测反馈电路由IGBT模块BGl的管脚3输出经电阻R1、分压电阻R2后与地线GND相连，电压反馈信号从电阻R2的RP端引出，经电阻R13与运算放大器U3B的管脚6相连。
[0013]所述的调压信号给定电路由分压电阻R15构成，电阻R15跨接在电源VCC与地线GND之间，给定信号从电阻R15的RP端引出，经电阻R14和运算放大器U3B的管脚6、电阻R13、电阻Rll的公共节点相连。
[0014]所述的稳压信号逻辑处理电路由来自分压电阻R2分压信号经电阻R13与运算放大器U3B的管脚6相连，由来自电阻R15的给定信号经电阻R14与运算放大器U3B的管脚6相连，电阻R13、电阻R14以及运算放大器U3B的管脚6的公共节点引出线经电阻Rll与运算放大器U3B的管脚7相连，运算放大器U3B的管脚7经电阻R9与运算放大器U3C的管脚9相连，运算放大器U3C的管脚9经电阻RlO与运算放大器U3C的管脚8相连，运算放大器U3C的管脚10经电阻R8、电阻R12与运算放大器U3B的管脚5相连。
[0015]所述的PWM控制电路由PWM发生器Ul构成，运算放大器运算放大器U3C的管脚8输出与PWM发生器Ul的管脚2相连，电容C2、电阻R4跨接在PWM发生器Ul的管脚I和管脚2之间，电容C3跨接在PWM发生器Ul的管脚8与地线GND之间，电容C4跨接在PWM发生器Ul的管脚4与地线GND之间，可调电阻R5跨接在PWM发生器Ul的管脚8、管脚4之间，PWM发生器Ul的管脚7接电源+15V，PWM发生器Ul的管脚5接地线GND。
[0016]所述的IGBT隔离与驱动电路包括光电隔离芯片U2，光电隔离芯片U2的管脚2经电阻R6与PWM发生器Ul的管脚6相连，光电隔离芯片U2的管脚3与地线GND相连，光电隔离芯片U2的管脚8与电源+15V相连后，其公共节点引出经电容C5、电容C6与电源-5V相连，光电隔离芯片U2的管脚5与电源-5V相连，光电隔离芯片U2的管脚6、管脚7相连后，经栅极电阻RGl、电阻R7与电源-5V相连，稳压管Dl并接在电阻R7两端，栅极电阻RGl、电阻R7、稳压管Dl的公共节点引出线与IGBT模块BGl的管脚I相连。
[0017]本实用新型所述的运算放大器U3B、运算放大器U3C型号为LM324 ；PWM发生器Ul型号为UC3842 ;光电隔离芯片U2的型号为F0D3120。
[0018]系统上电后，主回路整流电路将电网输入的交流电整流成了直流电，PWM发生器UC3842控制电路发出PWM波，该PWM波经过光电隔离芯片F0D3120隔离后，通过驱动电路对IGBT模块的栅极进行驱动，从而使主回路输出一定占空比的斩波，该斩波是脉宽调制的，经滤波后为直流电压，IGBT斩波的方式提高了功率因数，调功效率高，功率调节的信号通过调压信号控制脉宽实现，电压的稳定通过稳压检测反馈电路闭环实现，过电流的保护通过过流检测反馈闭环电路实现。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1为本实用新型的主机结构示意图。
[0020]图2为本实用新型的原理框图。
[0021]图3为本实用新型的电路原理图。
[0022]附图1中的部件标号为:1为主机,2为电源插座，3为电源电缆，4为功率输出插座，5为功率输出电缆，6为功率调节旋钮电位器，7为频率调节旋钮电位器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例
[0024]见图1、图2、图3，一种直流侧斩波功率调节器，包括一台主机1、一条功率输出电缆5和一条电源电缆3。主机I有一个长方形扁平外壳,主机I外壳的一个侧面设有功率输出插座4,该功率输出插座4与功率输出电缆5相连；主机另一个侧面设有电源插座2,该电源插座2与电源电缆3相连；主机I外壳上盖设有功率调节旋钮电位器6和频率调节旋钮电位器7，功率调节旋钮电位器6用来调节输出功率的大小，频率调节旋钮电位器7用来调节斩波频率大小；主机I外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由主回路整流电路、主回路斩波输出电路、过流检测反馈电路、稳压检测反馈电路、调压信号给定电路、稳压信号逻辑处理电路、PWM控制电路和IGBT隔离与驱动电路组成；电路板上的VCC、+15V、AC220V与电源插座2相连，电路板上的可调电阻R5与主机I外壳的频率调节旋钮电位器7相连，电路板上的可调电阻R15与主机I外壳的功率调节旋钮电位器6相连，电路板上的连接器Jl与功率输出插座4相连。
[0025]所述的主回路整流电路包括整流桥BRl和电容E1，AC220V跨接在整流桥BRl的管脚2和管脚3之间，电容El跨接在整流桥BRl的管脚I和管脚4之间，BRl的管脚4接地线 GND。
[0026]所述的主回路斩波输出电路包括IGBT模块BGl、电容E2、电容Cl以及连接器Jl。整流桥BRl的管脚I与电容El的公共节点和IGBT模块BGl的管脚2相连，电容E2接在GBl的管脚3和地线GND之间，电容Cl接在GBl的管脚3和地线GND之间，连接器Jl跨接在LI两2而。
[0027]所述的过流检测反馈电路由IGBT模块BGl的管脚3输出经负载L1、电流采样电阻R3后与地线GND相连，电流反馈信号从LI与电阻R3的公共节点引出，与PWM发生器Ul的管脚3相连。
[0028]所述的稳压检测反馈电路由IGBT模块BGl的管脚3输出经电阻R1、分压电阻R2后与地线GND相连，电压反馈信号从电阻R2的RP端引出，经电阻R13与运算放大器U3B的管脚6相连。
[0029]所述的调压信号给定电路由分压电阻R15构成，电阻R15跨接在电源VCC与地线GND之间，给定信号从电阻R15的RP端引出，经电阻R14和运算放大器U3B的管脚6、电阻R13、电阻Rll的公共节点相连。
[0030]所述的稳压信号逻辑处理电路由来自分压电阻R2分压信号经电阻R13与运算放大器U3B的管脚6相连，由来自电阻R15的给定信号经电阻R14与运算放大器U3B的管脚6相连，电阻R13、电阻R14以及运算放大器U3B的管脚6的公共节点引出线经电阻Rll与运算放大器U3B的管脚7相连，运算放大器U3B的管脚7经电阻R9与运算放大器U3C的管脚9相连，运算放大器U3C的管脚9经电阻RlO与运算放大器U3C的管脚8相连，运算放大器U3C的管脚10经电阻R8、电阻R12与运算放大器U3B的管脚5相连。
[0031]所述的PWM控制电路由PWM发生器Ul构成，运算放大器运算放大器U3C的管脚8输出与PWM发生器Ul的管脚2相连，电容C2、电阻R4跨接在PWM发生器Ul的管脚I和管脚2之间，电容C3跨接在PWM发生器Ul的管脚8与地线GND之间，电容C4跨接在PWM发生器Ul的管脚4与地线GND之间，可调电阻R5跨接在PWM发生器Ul的管脚8、管脚4之间，PWM发生器Ul的管脚7接电源+15V，PWM发生器Ul的管脚5接地线GND。
[0032]所述的IGBT隔离与驱动电路包括光电隔离芯片U2，光电隔离芯片U2的管脚2经电阻R6与PWM发生器Ul的管脚6相连，光电隔离芯片U2的管脚3与地线GND相连，光电隔离芯片U2的管脚8与电源+15V相连后，其公共节点引出经电容C5、电容C6与电源-5V相连，光电隔离芯片U2的管脚5与电源-5V相连，光电隔离芯片U2的管脚6、管脚7相连后，经栅极电阻RGl、电阻R7与电源-5V相连，稳压管Dl并接在电阻R7两端，栅极电阻RGl、电阻R7、稳压管Dl的公共节点引出线与IGBT模块BGl的管脚I相连。
[0033]本实用新型所述的运算放大器U3B、运算放大器U3C型号为LM324 ；PWM发生器Ul型号为UC3842 ;光电隔离芯片U2的型号为F0D3120。
【权利要求】
1.一种直流侧斩波功率调节器，包括一台主机、一条功率输出电缆和一条电源电缆，其特征是:主机有一个长方形扁平外壳，主机外壳的一个侧面设有功率输出插座，该功率输出插座与功率输出电缆相连；主机另一个侧面设有电源插座，该电源插座与电源电缆相连；主机外壳上盖设有功率调节旋钮电位器和频率调节旋钮电位器，功率调节旋钮电位器用来调节输出功率的大小，频率调节旋钮电位器用来调节斩波频率大小；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由主回路整流电路、主回路斩波输出电路、过流检测反馈电路、稳压检测反馈电路、调压信号给定电路、稳压信号逻辑处理电路、PWM控制电路和IGBT隔离与驱动电路组成；电路板上的VCC、+15V、AC220V与电源插座相连，电路板上的可调电阻R5与主机外壳的频率调节旋钮电位器相连，电路板上的可调电阻R15与主机外壳的功率调节旋钮电位器相连，电路板上的连接器Jl与功率输出插座相连。
2.根据权利要求1所述的一种直流侧斩波功率调节器，其特征是:所述的主回路整流电路包括整流桥BRl和电容E1，AC220V跨接在整流桥BRl的管脚2和管脚3之间，电容El跨接在整流桥BRl的管脚I和管脚4之间，BRl的管脚4接地线GND ;所述的主回路斩波输出电路包括IGBT模块BGl、电容E2、电容Cl以及连接器Jl ;整流桥BRl的管脚I与电容El的公共节点和IGBT模块BGl的管脚2相连，电容E2接在GBl的管脚3和地线GND之间，电容Cl接在GBl的管脚3和地线GND之间，连接器Jl跨接在负载电感LI两端；所述的过流检测反馈电路由IGBT模块BGl的管脚3输出经负载电感L1、电流采样电阻R3后与地线GND相连，电流反馈信号从负载电感LI与电阻R3的公共节点引出，与PWM发生器Ul的管脚3相连；所述的稳压检测反馈电路由IGBT模块BGl的管脚3输出经电阻R1、分压电阻R2后与地线GND相连，电压反馈信号从电阻R2的RP端引出，经电阻R13与运算放大器U3B的管脚6相连；所述的调压信号给定电路由分压电阻R15构成，电阻R15跨接在电源VCC与地线GND之间，给定信号从电阻R15的RP端引出，经电阻R14和运算放大器U3B的管脚6、电阻R13、电阻Rll的公共节点相连；所述的稳压信号逻辑处理电路由来自分压电阻R2分压信号经电阻R13与运算放大器U3B的管脚6相连，由来自电阻R15的给定信号经电阻R14与运算放大器U3B的管脚6相连，电阻R13、电阻R14以及运算放大器U3B的管脚6的公共节点引出线经电阻Rll与运算放大器U3B的管脚7相连，运算放大器U3B的管脚7经电阻R9与运算放大器U3C的管脚9相连，运算放大器U3C的管脚9经电阻RlO与运算放大器U3C的管脚8相连，运算放大器U3C的管脚10经电阻R8、电阻R12与运算放大器U3B的管脚5相连；所述的PWM控制电路由PWM发生器Ul构成，运算放大器运算放大器U3C的管脚8输出与PWM发生器Ul的管脚2相连，电容C2、电阻R4跨接在PWM发生器Ul的管脚I和管脚2之间，电容C3跨接在PWM发生器Ul的管脚8与地线GND之间，电容C4跨接在PWM发生器Ul的管脚4与地线GND之间，可调电阻R5跨接在PWM发生器Ul的管脚8、管脚4之间，PWM发生器Ul的管脚7接电源+15V，PWM发生器Ul的管脚5接地线GND ;所述的IGBT隔离与驱动电路包括光电隔离芯片U2，光电隔离芯片U2的管脚2经电阻R6与PWM发生器Ul的管脚6相连，光电隔离芯片U2的管脚3与地线GND相连，光电隔离芯片U2的管脚8与电源+15V相连后，其公共节点引出经电容C5、电容C6与电源-5V相连，光电隔离芯片U2的管脚5与电源-5V相连，光电隔离芯片U2的管脚6、管脚7相连后，经栅极电阻RG1、电阻R7与电源-5V相连，稳压管Dl并接在电阻R7两端，栅极电阻RG1、电阻R7、稳压管Dl的公共节点引出线与IGBT模块BGl的管脚I相连；所述的运算放大器U3B、运算放大器U3C型号为LM324 ；PWM发生器Ul型号为UC3842 ;光电隔离芯片U2的型号为F0D3120。
【文档编号】H02M7/217GK203788179SQ201420120855
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】黄松林, 王庆顺, 任传富, 王建明 申请人:沈阳大学