专利名称：有源脉冲变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型电子器件——有源脉冲变压器。
在可控硅触发应用领域，传统的作法是把脉冲功率放大器、脉冲变压器及辅助电路作为单元电路或单元部件分别进行设计。不同的触发方式、不同的可控硅器件对触发电路的要求不同，因此为了对可控硅进行触发，有许多设计者在设计可控硅应用线路时，经常为设计触发线路而进行大量不必要的重复性劳动。而且由于分散设计的触发线路缺乏统一标准，所选元件性能和质量千差万别，客观上为可控硅应用设备的设计、制造、调试和维护检修带来不便。
本实用新型的目的在于提供一种有源脉冲变压器，使其克服了上述缺点，从而可以简化线路设计工作，并有利于实现可控硅触发线路的标准化、系列化。
本实用新型的目的是通过下述技术方案得到实现的将可控硅触发线路中的功率放大器与脉冲变压器统一进行设计，并把二者封装为一体，组成一种结构合理，性能完善的新型集成式电子器件。
本实用新型的优点在于(a)内部结构处于立体集成状态，因此占用印刷线路板的面积将明显减小。(b)线路统一设计，可以优化触发线路的性能，简化可控硅应用线路的设计，方便可控硅应用设备的检修维护，提高劳动生产率。
以下结合附图及实施例，对本实用新型做进一步的说明。
图1是实施例1的内部线路原理图；图2是实施例2的内部线路原理图；图3(a)和图3(b)为本实用新型的厚膜电路式封装形式；图4(a)和图4(b)为本实用新型的线路板安装模块式封装形式；图5(a)和图5(b)为本实用新型的底板安装模块式封装形式。
其中N1、N2为脉冲宽度调制(PWM)型开关电源控制集成电路；T1为原、副边均带有中间抽头的脉冲变压器；T2为原边带中间抽头、副边不带中间抽头的脉冲变压器。
实施例1本实施例具体涉及的有源脉冲变压器，其内部线路原理如附图1所示。
在附图1中，虚线框Ⅰ中的脉冲功率放大器由脉冲宽度调制(PWM)型开关电源控制集成电路N1及周边元件电阻R1、R2和电容C1构成。
虚线框Ⅱ中的脉冲变压器T1选用原、副边均带有中间抽头的脉冲变压器，由于脉冲工作频率较高(50KHZ左右)，因此可以选用微型铁氧体环形磁芯作铁芯，磁芯材料为锰锌铁氧体。
虚线框Ⅲ中的辅助电路由四部分构成。二极管D1、D2以及电容C2构成全波整流滤波电路，其作用是把脉冲变压器传输的双向高频脉冲变换为单方向的高频脉冲列，该高频脉冲列的持续时间与控制脉冲UI(低电平有效)的作用时间相同，而输出脉冲电压幅度则由VCC和脉冲变压器的变比共同决定。电阻R3构成输出电流限制电路，该电阻串联在输出回路中，当输出端短接时，电阻R3可以有效地把输出短路电流限制在合理范围内。R4和LED共同构成输出脉冲指示电路，R4和LED串联后并接在限流电阻R3的两端，当负载开路或无输出脉冲时，LED指示灯将熄灭。R5为可控硅控制极保护电路，其作用是防止干扰信号误触发可控硅器件，该电阻并联在两个输出端之间。
实施例2本实施例具体涉及的有源脉冲变压器，其内部线路原理如附图2所示。该器件与实施例1中的有源脉冲变压器的主要区别是没有把辅助电路封装在内。该产品适于工作在输出功率较大以及对脉冲极性有特殊要求(双向高频脉冲列)的场合。
在附图2中，虚线框Ⅰ＇中的脉冲功率放大器由脉冲宽度调制(PWM)型开关电源控制集成电路N2及周边元器件电阻R6、R7电容C3和晶体三极管TR1、TR2构成。TR1、TR2即可以是双极型晶体管，也可以是场效应晶体管等。TR1、TR2改用场效应晶体管时，具体线路与附图2略有不同。
虚线框Ⅱ＇中的脉冲变压器T2的原边绕组带有中间抽头，副边则为不带中间抽头的普通单绕组方式。由于脉冲工作频率相对较低(20KHZ左右)，因此选用了较大尺寸的罐形铁氧体磁芯作为变压器铁芯，材料仍为锰锌铁氧体。当脉冲工作频率进一步降低时(例如10KHZ以下)，则可考虑选用环型铁镍合金或环型铁铝合金作为脉冲变压器铁芯。
实施例1和实施例2中的开关电源控制集成电路N1、N2，其具体型号为UC494A。该集成电路采用16条引线双列直插式封装，是常用的双端输出脉冲宽度调制(PWM)型开关电源控制集成电路。UC494A的电气性能，主要技术参数，外引线的功能定义及使用方法，在该器件的使用说明书中均有介绍。该使用说明书的译文可在北京半导体器件五厂出版发行的《最新开关集成稳压器数据应用手册》中查到。
按照UC494A使用说明书的要求，实施例1和实施例2中的N1、N2的具体接线方式如附图1和附图2所示。电阻R2、R7和电容C1、C3作为定时电阻和定时电容，分别接在N1、N2的引线6和引线5与公共地方之间。引线3被用作外部控制脉冲的输入端，上拉电阻R1、R6并联在引线3与引线12之间。
N1、N2具体型号的选择不是唯一的。可直接代换UC494A的同类集成电路有TL494CN、DBL494、CW494等。与UC494A功能相近的类似集成电路有SG3524、UC3524A等。
实施例1和实施例2中的开关电源控制集成电路，虽然有多种型号可以选择，但它们都有一个共同的特点，即控制脉冲输入端的输入阻抗很高，因此可以用TTL集成电路、COMS集成电路(HUC系列除外)以及TCA785、KC04、KJ004等集成移相触发控制电路方便可靠地对其进行控制。控制脉冲UI在上述两个实施例中选定为低电平有效方式，也可以提供高电平有效的同类有源脉冲变压器产品供用户选用。
实施例1和实施例2中的开关电源控制集成电路NI和N2，在控制脉冲UI的控制下，其内部自动产生高频脉冲，并且经过脉冲变压器把直流电源VCC的直流功率转换成脉冲功率传输到变压器付边。控制脉冲UI的工作频率上限受高频脉冲工作频率的限制。当高频脉冲频率为50KHZ时，控制脉冲的工作频率可达5KHZ；当高频脉冲频率为20KHZ时，控制脉冲的工作频率仍可达到2KHZ。控制脉冲的工作频率下限可以任意低，甚至可以用直流电位信号控制有源脉冲变压器(仍然是低电平有效)，此时在实施例1中的有源脉冲变压器的输出端将产生持续的直流功率信号，极性为UO+端为正，UO-端为负；而在实施例2中的有源脉冲变压器的输出端则产生持续的双向高频脉冲列，直到控制信号UI变为高电平为止。
实施例1和实施例2中的脉冲变压器，以原、付边绕组为界，把有源脉冲变压器分为两个电隔离的独立部分。脉冲变压器原边绕组之前的部分构成有源脉冲变压器的原端，也称输入端或控制端，它有三个外部引线引线1为直流工作电源输入端，定义为VCC，引线2为控制脉冲输入端，定义为UI，引线3为直流电源和控制脉冲的公共输入端，定义为COM。在个别情况下，为了接线方便，直流电源和控制脉冲的公共输入端由两条外引线分别引出，但它们在器件内部仍然连接在一起。从封装形式上看，这时的有源脉冲变压器，其原端将有四条外引线。
脉冲变压器付边绕组及其后的部分构成有源脉冲变压器的付端，也称输出端。它通常只有两条外引线。
实施例1和实施例2中的脉冲功率放大器部分，二者的线路结构及元件选择虽然不同，但其完成的功能相似，因此二者可以互换使用，仍能完成各自的功能，脉冲变压器的绕组，可根据需要选用中间带有抽头或中间不带抽头的形式。
实施例1和实施例2所述的有源脉冲变压器均为封装为一体的集成式电子器件，它们可依据安装要求不同分别制成厚膜电路式，如图3(a)和图3(b)；线路板安装模块式，如图4(a)和图4(b)；底板安装模块式，如图5(a)和图5(b)。由于其立体集成，因此其结构紧凑，适于高密度安装。
权利要求1．一种有源脉冲变压器，其特征在于其是由可控硅触发线路中的脉冲功率放大器与脉冲变压器封装为一体而构成的集成式电子器件。
2．根据权利要求1所述的一种有源脉冲变压器，其特征在于其内部增加封装了辅助电路。
3．根据权利要求2所述的一种有源脉冲变压器，其特征在于其所述的辅助电路由以下四部分组成a．二极管(D1、D2)及电容(C2)构成全波整流滤波电路；b．限流电阻(R3)串联在输出回路中；c．发光二极管(LED)与电阻(R4)串联后并接在限流电阻(R3)的两端。d．保护电阻(R5)并联在两个输出端之间。
4．根据权利要求1或2所述的一种有源脉冲变压器，其特征在于其中所述的脉冲功率放大器由脉冲宽度调制(PWM)型开关电源控制集成电路(N1)及其周边元件电阻(R1、R2)、电容(C1)构成或由脉冲宽度调制(PWM)型开关电源控制集成电路(N2)及其周边元件电阻(R6、R7)、电容(C3)、晶体三极管(TR1、TR2)构成，其中N1、N2的具体型号为UC494A或TL494CN、DBL494、CW494。
5．根据权利要求1或2所述的一种有源脉冲变压器，其特征在于其所述的脉冲变压器，其绕组可以有带中间抽头或不带中间抽头等多种形式，铁芯可以采用环型、罐型锰锌铁氧体磁芯。
6．根据权利要求1或2所述的一种有源脉冲变压器，其特征在于其外封装形式可采用厚膜电路式、线路板安装模块式或底板安装模块式。
专利摘要一种有源脉冲变压器,它是由可控硅触发线路中的脉冲功率放大器、脉冲变压器及辅助电路封装在一起而构成的集成式电子器件。该器件的使用可以简化可控硅应用线路的设计,减小印刷线路板面积,简化设备制造工艺,方便检修和维护。使用该器件,可以在原、副端电隔离条件下,用多种集成移相触发控制电路或TTL电路、CMOS电路等直接触发任何功率的可控硅器件,并可方便地传输脉冲功率或直流功率。
文档编号H01F19/08GK2329077SQ98211308
公开日1999年7月14日 申请日期1998年2月6日 优先权日1998年2月6日
发明者吴昱昕, 付萍 申请人:吴昱昕