专利名称：大功率开关稳压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种开关稳压电源。
目前的开关稳压电源大多采用功率MOS场效应管作开通、关断器件，常用的一种MOS场效应管的驱动电路是具有一路功率放大及一个变压器的单路驱动电路。该电路中，脉宽调制器(PWM)输出的两相调宽脉冲，经功率放大器放大后，分别加于变压器初级的两端。用变压器的次级驱动功率MOS场效应管工作。
这类电路存在的主要缺陷是在变压器工作于脉冲状态下，当负载较轻时，输出脉冲会被展宽变形。这种展宽变形对电源系统是极端有害的，尤其在开关机时，往往造成交越导通或同时导通使电源损坏。已有技术采用在变压器次级加假负载，虽可适当缓解波形展宽，但不能完全解决问题，并且还增加了驱动电路的功耗。
上述单路驱动电路不能充分满足开通、关断MOS场效应管的工作要求，致使开关稳压电源功率不能作得较大，并且整机可靠性差。
以往的开关稳压电源还存在以下缺陷在开关稳压电源工作时是不允许过压，过流的。一般的电源装置只考虑了关断PWM的保护。
开关电源由于取样点不合适(取样信号大小不合适)，很容易引起脉宽调制器(PWM)自激，造成PWM的输出脉冲同相位，重则MOS场效应管同时导通而损坏，轻则造成开关稳压电源输出电压不稳定，输出纹波增大。
本实用新型的目的就是为了克服背景技术的开关稳压电源中存在的单路驱动电路输出波形不好致使MOS功率场效应管损坏，造成整机可靠性差、功耗大、功率较小的缺陷，设计了一种具有双路快速充放电驱动电路的大功率开关稳压电源获得大功率，高效率及高可靠性。
本实用新型的另一个目的就是为了防止过压、过流以及信号自激造成对电源装置中MOS管的损坏，使大功率开关稳压电源具有更高的可靠性。
本实用新型的目的是这样实现的大功率开关稳压电源中的驱动电路采用双路快速充放电电路，它包括两路功率放大器、两个变压器，及一组或多组快速充放电电路。两路功率放大器分别与两个变压器的初级相连，由每个变压器的一组或多组次级经过相应的快速充放电电路后分别驱动一个或多个MOS场效应管。
本实用新型的技术要点还有大功率开关稳压电源还设有继电器保护电路，它与整流电路，滤波器及保护电路相连，继电器保护电路接收到保护电路的过流、过压信号后工作，使滤波器与整流电路断开。滤波器与电阻R接通，使滤波器上的电荷通过R到地释放。
大功率开关稳压电源还设有防自激电路，一端与电源输出滤波器相连取样，另一端与脉冲调制器相连以控制脉冲信号。
本实用新型具有以下特点
图1为双路快速充放电驱动电路脉冲波形。
图2为脉冲波形比较图。
在大功率开关稳压电源中采用了双路快速充放电驱动电路后，PWM输出波形如图1(a)所示，经功率放大器后输出波形如图1(b)所示，当控制脉冲后沿来到时，驱动变压器次级产生的反偏压(如图1(c)所示)存在时正好是本相的非工作期，而且两相之间无直接联系，因而此反偏压不会造成另一相MOS管的误导通。同时当控制脉冲后沿到来时，因为变压器次级的电压立即反向(如图1(c)所示)，不会发生控制脉冲被展宽的失真现象，如图1(d)所示。
特别是有了快速充放电回路后，MOS场管栅源间电压波形得到了很好的改善。如图2所示，“a”为控制脉冲波形。“b”为无快速放电回路时，MOS场管栅源间电压波形，可以看出，在控制脉冲结束后，栅极电压在较高电平上持续很长时间。“C”为有快速放电回路的栅极源间电压波形，这时基本上与控制脉冲同时降到低电平。
采取以上技术方案后，完全克服了控制脉冲被展宽以及反向偏压引起另一相MOS管误导通的危害。使开关电源的功率做到500W－2.5千瓦，功耗小，并提高了电源使用的可靠性。
以下结合附图详述本实用新型。
图3是大功率开关稳压电源方框图；图4是双路快速充放电驱动电路图；图5是继电器保护电路图；图6是防自激电路图。
如图3所示，本实用新型主回路由电源滤波器1，整流电路2，滤波器4，DC－AC变换器5、6，快速整流电路7、8输出，滤波器9，脉宽调制器(PWM)11，驱动电路12和辅助电源10构成。由电网输入的交流电经电源滤波器1，整流电路2，滤波器4后获得300V左右的直流高压，由PWM11输出的控制脉冲，经驱动电路12后送入DC－AC变换器5、6，将直流高压电平变换成恒频脉冲电流，再经快速整流电路7，8，输出滤波器9后输出。
本实用新型还包括取样电路13，整定值调整装置14，保护电路15和显示器16。取样电路13从电源输出端取出电压信号，地端取出电流信号送入保护电路15，当过压或过流时，保护电路15动作，关断PWM11的输出脉冲，使DC－AC变换器停止工作，同时送入显示器16。整定值调整装置14的信号送入保护电路15和取样电路13，整定过流、过压、限流、均充、浮充值。辅助电源10给PWM11，驱动电路12，整定值调整装置14，保护电路15，显示器16等设备供电。
如图4所示，本实用新型中的驱动电路12为双路快速充放电驱动电路。其中驱动部分包括两路由射极跟随器17、18，R1，功率开关管VD1、VD2构成的功率放大器和两个快脉冲变压器T1、T2。射极跟随器17、18可用集成电路，也可用分立元件。R1与变压器初级的“1”点和“2”点连接，起调节负脉冲宽度的作用。根据需要，变压器T1、T2的次级分别可以有一组，也可以有多组，一般用2、4、6组即可。变压器的次级通过快速充放电电路将电压加于MOS场效应管。图4中表示出变压器T1、T2各有一组次级和一路快速充放电电路的结构。图中点划线表示省略的快速充放电电路。快速充放电回路由R2、R5，VD2、VD4，R3、R6，D4、D6构成，R3、R6，VD2、VD4和D4、D6构成偏置通道。
当PWM11产生的相位相差180°的两路调宽脉冲分别输入由射极跟随器17、18和功率开关管VD1、VD3组成的功率放大器进行功率放大后，分别输入变压器T1、T2的初级，经各次级输入由R2、R5，R3、R6，VD2、VD4，D4、D6组成的快速充放电回路。
当控制脉冲为高电平时，T1、T2的“3”为正，“4”为负，正电荷从“3”流过R2、R5向Ciss充电，最后经D4、D6回到“4”。由于二极管D4、D6的作用，此时VD2、VD4的基极、发射极间处于负偏压，使VD2、VD4截止，不会增加驱动电路的功耗。
当控制脉冲低电平来到时，T1T2次级电压反向，成为“4”端正，“3”端负。由于二极管D4、D6的作用，VD2、VD4的基极，发射极处于正偏压状态，使VD2，VD4导通，Ciss积存的电荷经VD2、VD4迅速释放，进而MOS管V1、V2完全截止。电路中R3、R6，VD2、VD4和D4、D6形成一偏置通道并起限流作用。两路快速充放电驱动电路的工作时间间隔大于1us。
图5表示出本实用新型中继电器保护电路。当出现过流、过压时，保护电路15动作，输出信号使MCR和继电器线圈导通，触点1，2断开，触点1，3接通，直流滤波器4上的电荷经R接地释放。因此，在关电源开关时，MOS场效应管上虽有瞬时全开的开关脉冲加在S－G之间，MOS管也不会损坏。进一步提高了大功率开关电源的可靠性。
图6表示出防自激电路19。它由一个电容C1构成，电容C1一端与滤波电路9中的L1、L2、L3、C2的接点A处连接，另一端与PWM11连接。从A点取出的输出脉冲幅度信号如比L3和C3的接点B处信号大，PWM11接收后就会对脉冲信号加以控制，使稳压电源电压稳定度增加，输出纹波变化极小。特别是可以避免PWM11的输出脉冲自激引起脉冲同相位，致使各MOS管同时导通而损坏。
权利要求1.大功率开关稳压电源，其中的驱动电路包括功率放大器和变压器，功率放大器将脉冲调制器(PWM)输入的控制脉冲放大加于变压器驱动MOS场效应管工作，其特征是驱动电路为双路快速充放电驱动电路，包括两路功率放大器，分别与两个变压器T1、T2相连，由变压器T1T2的一组或多组次级分别经快速充放电回路驱动一个或多个MOS场效应管。
2.如权利要求1的大功率开关稳压电源，其特征是还设有继电器保护电路，它与整流电路、滤波器和保护电路相连，继电器保护电路接收保护电路的过压、过流信号后，使滤波器与整流电路断开，与电阻R接通，滤波器上电荷通过R到地释放。
3.如权利要求1或2的大功率开关稳压电源，其特征是还设有防自激电路，一端与电源输出滤波器相连取样，另一端与脉冲调制器相连以控制脉冲信号。
4.如权利要求1的大功率开关稳压电源，其特征是所说的双路快速充放电驱动电路中，两路功率放大器由射极跟随器17.18和功率开关管VD1、VD2组成，快速充放电回路由各R2、R5，VD2、VD4，R3、R6和D4、D6构成，R3、R5，VD2、VD4，和D4、D6构成偏置通道。
5.如权利要求3的大功率开关稳压电源，其特征是所说的防自激电路包括一个电容C1，一端从滤波电路9的A点取样，另一端与PWM11相连。
专利摘要大功率开关稳压电源，采用两路功率放大器分别与两个变压器T
文档编号G05F3/02GK2175432SQ9323895
公开日1994年8月24日 申请日期1993年7月7日 优先权日1993年7月7日
发明者李家荣, 万素芳 申请人:李家荣, 万素芳