高频升压电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路技术领域，涉及一种高频升压电路，尤其涉及一种基于机电伺服电源的高频升压电路。
【背景技术】
[0002]随着机电伺服技术的快速发展，对伺服电源的电压要求越来越高、体积越来越小，单一的化学电源已经不能满足伺服电源需求，通过高频升压电路可以实现化学电源的轻小型化设计，并且还能满足伺服电源的高压大电流输出，对减小体积和重量有很大优势。
[0003]然而，对于高电压、大功率的伺服电源来说，由于工作的舵面较多，而且，其中几个舵面的峰值力矩可能会同时出现，这样导致伺服电源某些时刻的峰值力矩大，在速度较高的情况下，考虑机电伺服系统的惯性力矩及伺服系统的效率因素，伺服电源的峰值功率很大，而且所需电压高。现有的单一化学电源(蓄电池)的体积和重量均无法满足这种伺服电源电压高、用电平均功率大、工况变化多的用电需求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种高频升压电路，解决伺服电源电压高、用电平均功率大、工况变化多的用电需求。
[0005]本发明提供了一种高频升压电路，包括:输入稳压滤波电路、主控制电路、两个全桥谐振电路、两个升压变压器、两个整流电路和输出稳压滤波电路；
[0006]所述两个全桥谐振电路并联连接，并均与所述输入稳压滤波电路和所述主控制电路相连接，所述两个升压变压器的初级分别连接于所述两个全桥谐振电路中的一个的输出端，所述两个变压器的次级分别与所述两个整流电路中的一个的输入端相连接，所述两个整流电路的输出端串联连接，并与所述输出稳压滤波电路相连接；
[0007]所述输入稳压滤波电路对输入的直流电信号进行稳压滤波，使所述输入的直流电信号的电压稳定；所述主控制电路输出的信号驱动所述两个全桥谐振电路的桥臂进行全桥功率变换，所述全桥谐振电路根据所述主控制电路输出的信号，将所述输入稳压滤波电路输出的直流电信号转换成高频方波电压脉冲信号，所述升压变压器对所述高频方波电压脉冲信号进行升压得到第一升压信号，所述整流电路对所述第一升压信号进行整流得到第二升压信号，所述输出稳压滤波电路对所述第二升压信号进行稳压滤波，得到输出的高压直流电信号。
[0008]根据本发明一优选实施例，所述主控制电路包括相移谐振控制器UC3875芯片及其外围电路。
[0009]根据本发明一优选实施例，所述第二升压信号与所述第一升压信号具有相同频率，所述第二升压信号的电压大于所述第一升压信号的电压。
[0010]根据本发明一优选实施例，所述高频升压电路还包括:
[0011]输入端保护电路，与所述输入稳压滤波电路的输入端和所述主控制电路相连接，用于检测所述输入稳压滤波电路的输入端的信号是否超出预设范围，如果超出，则输出信号并反馈至所述主控制电路。
[0012]根据本发明一优选实施例，所述输入端保护电路具体包括:过压保护电路和欠压保护电路；
[0013]当所述输入稳压滤波电路的输入端输入的信号超过预设第一电压阈值时，所述过压保护电路输出信号并反馈至所述主控制电路，使所述主控制电路的输出关断从而进行过压保护；
[0014]当所述输入稳压滤波电路的输入端输入的信号低于预设第二电压阈值时，所述欠压保护电路输出信号并反馈至所述主控制电路，使所述主控制电路在接收到所述过压保护电路输出关断从而进行欠压保护。
[0015]根据本发明一优选实施例，所述高频升压电路还包括:
[0016]输出端保护电路，与所述输出稳压滤波电路的输出端和所述主控制电路相连接，用于检测所述输出稳压滤波电路的输出端输出的电压或电流并反馈给所述主控制电路。
[0017]根据本发明一优选实施例，所述输出端保护电路具体包括:电流反馈电路和电压反馈电路；
[0018]所述电压反馈电路和电流反馈电路分别与所述输出稳压滤波电路的输出端的正负极相连接，用于将所述输出稳压滤波电路的输出端输出的电压和电流反馈给所述主控制电路。
[0019]本发明实施例提供的高频升压电路，通过采用两套全桥谐振电路并联，并将升压后的电压采用串联输出的方式，可以有效解决在一些场景下伺服电源电压高、用电平均功率大、工况变化多的用电需求。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例提供的一种高频升压电路的原理框图；
[0021]图2为本发明实施例提供的高频升压电路的功率部分的电路原理图；
[0022]图3为本发明实施例提供的高频升压电路的控制部分的电路原理图；
[0023]图4为本发明实施例提供的又一种高频升压电路的原理框图；
[0024]图5为本发明实施例提供的高频升压电路的输入端保护电路原理图；
[0025]图6为本发明实施例提供的高频升压电路的输出端保护电路原理图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0027]图1是本发明实施例提供的高频升压电路的原理框图，如图1所示，本发明的高频升压电路包括:主控制电路1、输入稳压滤波电路2、两个全桥谐振电路3、两个升压变压器
4、两个整流电路5和输出稳压滤波电路6。
[0028]两个全桥谐振电路3并联连接，并均与输入稳压滤波电路2和主控制电路I相连接，两个升压变压器4的初级分别连接于两个全桥谐振电路3中的一个的输出端，两个升压变压器4的次级分别与两个整流电路5中的一个的输入端相连接，两个整流电路5的输出端串联连接，并与输出稳压滤波电路6相连接。
[0029]输入稳压滤波电路2对输入的直流电信号进行稳压滤波,使输入的直流电信号的电压稳定。主控制电路2输出的信号驱动两个全桥谐振电路3的桥臂进行全桥功率变换。全桥谐振电路3根据主控制电路I输出的信号，将输入稳压滤波电路2输出的直流电信号转换成高频方波电压脉冲信号，升压变压器4对全桥谐振电路3输出的所述高频方波电压脉冲信号进行升压得到第一升压信号，整流电路5对所述第一升压信号进行整流得到第二升压信号，输出稳压滤波电路6对所述第二升压信号进行稳压滤波，得到输出的高压直流电信号，作为输出电压输出。
[0030]其中，所述第二升压信号与所述第一升压信号具有相同频率，所述第二升压信号的电压大于所述第一升压信号的电压。
[0031]具体地，图2是高频升压电路功率部分的原理图，如图2所示，两个全桥谐振电路3 包括 MOSFET 管 V2-V9,电阻 R30-R41，整流二极管 V10, VI1、V16、V17,电感 L1、L2 和电容C9、C10等，构成8个桥臂。MOSFET管的控制端TG1-TG4以及TG5-TG8分别与主控制电路的4路输出相连接，主控制电路的4路输出驱动MOSFET管的通断。
[0032]升压变压器4包括升压变压器Tl以及T2。全桥谐振电路3的输出端OTl和0T2，以及0T3和0T4分别与升压变压器Tl以及T2的初级相连接。升压变压器Tl以及T2的次级分别连接于整流电路5。
[0033]通过输入稳压滤波电路使其输入电压稳定。然后经过全桥谐振电路，将稳压滤波后的直流电变成高频方波电压脉冲，经过升压变压器(Tl和T2)将能量传递到次级，经过整流二极管将其整流，得到更高电压、相同频率的脉冲，再经过LC滤波将其稳压为高压直流电，最终完成高频升压电路。
[0034]如图2所示，输入采用的是两套全桥谐振电路并联，输出采用的是串联输出。这是因为输入电流太大，采用两套全桥谐振电路并联可以使得4个桥臂有8只MOSFET管来分担，达到电流应力减半，同时是采用双变压器8路驱动，避免了单只变压器体积太大在有限的空间里放不下而且由于原边电流大变压器不容易加工的问题。
[0035]变压器的次级在全桥的整流电路后再串联可以减小整流管的电压应力和散热应力，并且大大增加了不同功率管的选择机会；输出全桥整流电路也使变压器省去了中心抽头，减小了加工难度。而且，整个电源里面的发热源相对比较均匀，也就是热点分散。
[0036]图3是高频升压电路的控制部分的原理图，如图3所示，主控制电路2包括相移谐振控制器(Phase Shift Resonant Controller)UC3875芯片及其外围电路。UC3875芯片内部已经集成了 4路M0SSFET管的驱动电路，这样大大减少了芯片外围电路器件数量，简化电路设计，优化系统方案。
[0037]具体地，UC3875芯片的引脚I输出+5V基准电压，可作为内部或外部电路的其他元件的电源。
[0038]引脚2是电压反馈控制端，当引脚2输出信号高到一定值时，由内部RS触发器及门电路作用使C输出(引脚9)与A输出(引脚14)反相,即A、C输出信号移相180度；同样，当引脚2输出信号低于IV时，通过内部RS触发器及门电路作用使C输出与A输出同相，即A、C输出信号移相O度。可见通过控制引脚2的输出可以控制A、C间相位在O?180度之间变化。B输出(引脚13)、D输出(引脚8)的工作原理与A、C相似。
[0039]引脚8、引脚9、引脚13、引脚14是输出端，分别为D输出OUT D、C输出OUT C、B输出OUT B、A输出OUT A，可驱动MOSFET和变压器。这四个输出信号连接到图2中全桥谐振电路的八个桥臂，即图2中的TGl?TG4和TG5?TG8，以驱动全桥谐振电路进行功率变换。
[0040]引脚10是电源电压端，为输出级提供所需电源。引脚11是芯片供电电源，为芯片内部数字、模拟电路部分提供电源