专利名称：一体化高频逆变开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关电源，尤其是一种可将直流电转变为交流电的一体化高频逆变开关电源。
背景技术：
众所周知，由交流电转换成直流稳压电源已是成熟技术，而由直流电源转换成交流电源的转换器则起步晚，且品种少，电子线路复杂，零部件多，体积大，用材多，效率低，功能单一。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是利用电源高频变换技术设计一种电子线路简洁、零部件少、体积小、重量轻、效率高的可将低压直流电转变为高压交流电的高频开关电源。
本实用新型一体化高频逆变开关电源是通过以下技术方案实现的一种一体化高频逆变开关电源，与低压直流电源相连接，包括转换电路，其特征在于，该转换电路包括一可将低压直流电经振荡后输出高压交流电的前级振荡电路；一可将上述高压交流电进行整流滤波输出高压直流电的整流电路；一可将上述高压直流电经振荡后输出交流电的后级振荡电路；一用于控制前级振荡电路及后级振荡电路的控制电路。所述的前级振荡电路包括一推挽式他励变换器，所述推挽式他励变换器包括场效应管及一变压器的初级线圈，所述初级线圈的两端分别与场效应管的源极相连接，所述场效应管的栅极与控制电路相连接，所述变压器中心抽头与直流电源正极相连接。所述的后级振荡电路为由四个场效应管组成的全桥变换电路，所述场效应管的栅极与控制电路相连接。所述的控制电路包括一控制模块及与控制模块相连接的晶体管控制部分，所述控制模块设有三对两输出脚可交替输出高电平及低电平信号，第一对输出脚输出信号控制前级振荡电路的场效应管(Q1、Q2)的栅极，第二对输出脚输出信号控制后级振荡电路的两个场效应管(M3、M4)的栅极，第三对输出脚输出信号控制晶体管(N6、N7)，从晶体管输出的信号控制后级振荡电路的另两个场效应管(M1、M2)的栅极。
由于采用了推挽式他励变换器使得本开关电源线路简洁，零部件少，体积小，成本低，且因采用了可控制输出的振荡控制电路使得本开关电源具有过流保护，欠压、过压保护，过温保护、过载保护和短路保护等功能。
本实用新型的具体结构由以下的实例及附图进一步给出。
图1是本实用新型一体化高频逆变开关电源的电路方框图。
图2是本实用新型一体化高频逆变开关电源的电路原理图。
具体实施方式
如图1、2所示本实用新型开关电源的电路包括输入滤波电路1，电压取样电路2，控制电路3，前级振荡电路4，整流电路5，后级振荡电路6，电流取样电路。其中，所述的电流取样电路可对前级振荡电路输出的电流信号进行取样并送入控制电路，所述的电压取样电路可对电源输入端的电压信号进行取样并送入控制电路，控制电路3主要由一控制模块31和晶体管N6、N7等元件组成。输入滤波电路1输出分别与前级振荡电路4、电压取样电路2的输入端相接，电压取样电路2的输出端与控制电路3的输入端相接，控制电路3可交替输出高电平及低电平信号来控制前级振荡电路4，前级振荡电路4包括一受控制模块31输出信号控制而产生相反方向交流的推挽式他励变换器，前级振荡电路4的输出与整流电路5的输入相接，整流电路5输出反馈信号到控制模块31，控制模块31输出驱动信号控制晶体管N6、N7和后级振荡电路6，晶体管N6、N7输出驱动信号控制后级振荡电路，整流电路5的输出与后级振荡电路6的输入相接，控制模块31输出驱动信号来控制后级振荡电路6，通过后级振荡电路6输出交流电。所述整流电路5包括二极管(D3、D4、D5、D6)。
该产品对电源的变换主要分以下两个步骤第一步，DC/DC变换过程把12V直流电通过前级高频振荡变压器升压再整流滤波后输出一完好高压直流电；第二步，从前级输出的直流电经后级振荡再滤波后即可得到我们所要求的交流电。
输入滤波电路1中电容E1的作用是对来自低压直流电源或尖峰干扰脉冲进行平滑滤波，为转换器提供质量较好的直流电。其一是防止输入电源窜入噪声，其二是抑制开关电源产生的噪声反馈到输入电源。
前级振荡电路4的核心部分是由两个场效应管Q1、Q2和变压器T1的初级线圈T11构成的推挽式他励变换器。其中功率场效应管是单极型器件，是靠多数载流子传导电流的，没有载流子蓄积而产生的延迟时间，开关速度快，开关时间短。
后级振荡电路6主要是由场效应管M1、M2、M3、M4组成的全桥变换电路，从前级输入的直流电通过场效应管M1、M3和场效应管M2、M4交替通断工作而完成直流到交流的变化，和前级逆变电路一样，其栅极驱动电路由控制模块31控制，在本实施例中所述控制模块的型号为NFA-J001。
控制电路3主要由一控制模块31和晶体管N6、N7等元件组成。在正常条件下，控制模块2脚、5脚产生相位相差180度的交变高频控制脉冲以便控制场效应管Q1、Q2的导通和截止。任一场效应管Q1、Q2导通时都给变压器次级线圈提供负载功率，当从控制模块的5脚输出高电平信号，而2脚输出低电平时，场效应管Q1导通而场效应管Q2截止，电流由电池正极经变压器中心抽头、变压器初级线圈上部及场效应管Q1组成电流回路自下往上流动，这样变压器次级线圈也产生一自下往上的电流。但随后从可控制模块的2脚和5脚输出脉冲出现翻转，即5脚输出低电平，而2脚变为高电平，此时场效应管Q1截止而场效应管Q2导通，电流将从电池正极流出经变压器中心抽头，经主线圈下部及场效应管Q2组成电流回路自上往下流动。同样在变压器次级输出端也产生了一自上往下流动的电流。这样在变压器输出端电流方向就发生了一次变化，随着场效应管Q1、Q2的交替通断，于是变压器主线圈中的电流就交替地发生变化，变压输出端的电流也随之交替地变化的同时，完成了直流到交流一个周期的变化，从而次级线圈端得到交流高电压。经整流电路中的二极管D3-D6整流以及电容E2滤波后得到的高电压直流电提供后级变换使用。后级控制正半周期，从控制模块1脚输出高电平、11脚输出低电平(晶体管N6截止)，于是场效应管M2、M4栅极得到高电平导通，同时控制模块8脚输出低电平、7脚输出高电平(晶体管N7导通)，使场效应管M1、M3栅极得到低电平而截止，这样，电流经场效应管M2到负载再经场效应管M4。在后级控制负半周期，控制模块1脚输出低电平、11脚输出高电平(晶体管N6导通)，于是场效应管M2、M4栅极得到低电平截止，同时控制模块8脚输出高电平、7脚输出低电平(晶体管N7截止)，使得场效应管M1、M3栅极得到高电平而导通，这样，电流经场效应管M1到负载再经场效应管M3到地，完成后级直流到交流的变换。
所述的控制电路还包括电流、电压比较单元。通过开关场效应管漏极和地之间的取样可以把电路中电流信号转化为一可以比较的电压信号。在主电路图中，从前级场效应管漏极输出的电流信号取样后送入控制模块第4脚。在控制模块里进行比较，若电路中电流大于所设定域值，则控制模块不输出信号驱动前级场效应管Q1、Q2，逆变过程终止，故而实现过流保护之功能。从电源输入端取得的电压信号从控制模块第9端口进入控制模块，经取样后送入电压比较单元进行比较，若电源电压幅值超过电压限定值S1，则控制模块会没有信号输出而关断场院效应管Q1、Q2；如果输入电压下降到低于设定值S2时，电压比较单元会给出一欠压信号，控制模块也会没有信号输出而关断场效应管Q1、Q2，从而实现过压、欠压保护。
当电路因输入电压过低而关断时，电压比较单元同时给出一低压关断恢复信号，使电路恢复工作，但恢复电路工作后，欠压比较单元的取样基准发生变化，即输入电压必须高于某一设定值S3时，内部关断的电路才能重新自行恢复启动，从而进入正常工作。一般设定S3值大于S2值，这样做的目的是为了避免电路在关断电压点处频繁通断，起保护电路各元器件作用。
当电路工作温度过高时，位于主电路中的热敏电阻将起作用，其阻值随温度升高而变大，反应为电源电压取样值变小。选择适当的热敏电阻，就可将温度信号转化为电信号。然后从控制模块第3端口送入控制模块的电压比较单元，根据前面所述的道理就可实现过温保护控制。
整流变换后的输出电压经电阻R1从控制模块6脚送入输出电压比较单元，如果输出电压高于设定值，输出电压比较单元则给出一要求减小控制脉宽信号到信号处理单元以减小输出控制脉宽，从而降低输出电压。如果输出电压低于设定输出电压设定值，输出电压比较单元则给出一要求增加控制脉宽信号到信号处理单元以增加输出控制脉宽，从而提高输出电压，这样就起到稳压目的。
本实用新型与现有技术相比，结构简单，零部件少，体积小，成本低，重量轻，并可制成多种规格的转换器，以适应不同信号的电器使用。
权利要求1.一种一体化高频逆变开关电源，与低压直流电源相连接，包括转换电路，其特征在于，该转换电路包括一可将低压直流电经振荡后输出高压交流电的前级振荡电路；一可将上述高压交流电进行整流滤波输出高压直流电的整流电路；一可将上述高压直流电经振荡后输出交流电的后级振荡电路；一用于控制前级振荡电路及后级振荡电路的控制电路。
2.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，所述的前级振荡电路包括一推挽式他励变换器，所述推挽式他励变换器包括场效应管(Q1、Q2)及一变压器(T1)的初级线圈(T11)，所述初级线圈(T11)的两端分别与场效应管(Q1、Q2)的源极相连接，所述场效应管(Q1、Q2)的栅极与控制电路相连接，所述变压器(T1)中心抽头与直流电源正极相连接。
3.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，所述的后级振荡电路为由场效应管(M1、M2、M3、M4)组成的全桥变换电路，所述场效应管(M1、M2、M3、M4)的栅极与控制电路相连接。
4.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，所述的控制电路包括一控制模块及与控制模块相连接的晶体管(N6、N7)，所述控制模块设有三对两输出脚可交替输出高电平及低电平信号，第一对输出脚输出信号控制场效应管(Q1、Q2)的栅极，第二对输出脚输出信号控制场效应管(M3、M4)的栅极，第三对输出脚输出信号控制晶体管(N6、N7)，从晶体管(N6、N7)输出的信号控制后级振荡电路的场效应管(M1、M2)的栅极。
5.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，该转换电路还包括一可对前级振荡电路输出的电流信号进行取样并送入控制电路的电流取样电路；一可对电源输入端的电压信号进行取样并送入控制电路的电压取样电路。
6.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，所述的控制电路包括电流、电压比较单元。
7.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，所述的控制模块为NFA-J001。
8.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，该转换电路还包括一输入滤波电路，其与电压取样电路的输入端相并联。
9.根据权利要求1所述的一体化高频逆变开关电源，其特征在于，所述的整流电路包括二极管(D3、D4、D5、D6)。
专利摘要一种一体化高频逆变开关电源，与低压直流电源相连接，包括转换电路，该转换电路包括一可将低压直流电经振荡后输出高压交流电的前级振荡电路；一可将上述高压交流电进行整流滤波输出高压直流电的整流电路；一可将上述高压直流电经振荡后输出交流电的后级振荡电路；一用于控制前级振荡电路及后级振荡电路的控制电路。由于采用了推挽式他励变换器使得本开关电源线路简洁，零部件少，体积小，成本低，且因采用了可控制输出的振荡控制电路使得本开关电源具有过流保护，欠压、过压保护，过温保护，过载保护，短路保护等功能。
文档编号H02M7/537GK2653776SQ0323151
公开日2004年11月3日 申请日期2003年5月26日 优先权日2003年5月26日
发明者洪伟弼, 陆元成 申请人:纽福克斯光电科技(上海)有限公司