专利名称：大功率开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种高频开关电源(12000A/12V)，特别是一种表面处理加工用的大功率开关电源。
背景技术：
目前大功率开关电源一直沿用的是多主板控制、由数台分立的小功率开关电源并联而成一台大功率开关电源。此种开关电源，由于各台分立的小功率开关电源都是由自己的主控制板控制，所以对每块主控制板的调节精度要求非常严格。但是始终都会存在一个误差的问题。此误差就会引起“拍频”现象。如图1所示以A、B两单元组(指两小功率开关电源)为例，由A、B组两组波形来看，两组的上升与下降步调相差的时间是t。由开关管的开关原理可知，B单元组比A单元组的开关管先开通，时间差为t，并且B单元组要比A单元组的开关管先关断，时间差是t。当两个单元组处于时间差t1的时候，先是B组瞬间过流；下一个时间差t2则是A组瞬间过流。据欧姆定理U＝I×R。由于电源输出的电压不变，负载不变的情况下，电流也会不变。本来总电流应该由两单元组相加得到，但由于两单元组的步调不一致，导致A、B两单元组都交替出现瞬间过流。另外，多主板控制的大功率开关电源，各个单元组都是独立的，而且都有各自的控制线路，因而导致整个并联大功率开关电源系统的控制回路各自为工作，纷繁复杂。目前大功率开关电源，都采用多单元主回路并联的方式，而且所有并联的逆变变压器中，只从最后那个变压器取得电流采样。当某一组出现故障，停止工作，会出现以下的情况。第一种情况当发生故障的单元组并不是电流采样那组。据欧姆定理U＝I×R。由于电源的负载不变、输出电压不变，从而次级输出的电流也会不变。所以原来逆变变压器初级的电流也不变。但某一组因故障停止工作不能过电流，所以此组的电流就由其它各组来分摊。其它各组就会因为过流而引起功率开关管(IGBT)损坏。另一种情况当发生故障的单元组刚好是采样的那单元组。这时就会因为没有采样信号送至主控制板，形成的开环，主控制板就会进入失控状态，使主板的占空比达至90％，IGBT最大状态开通，稍遇到干扰，占空比达92％以上就会使IGBT损坏。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种性能良好、有完善的保护功能的大功率开关电源。
本实用新型的目的是这样实现的，它包括数个三相开关电源子单元组，还包括一个主控板、数个三相开关电源子单元组各有的采样分流器；数个三相开关电源子单元组其中一个子单元组的采样分流器的信号反馈到主控板形成闭环控制回路，其它子单元组的采样分流器信号反馈到过流保护电路，过流保护电路输出到主控板。
本实用新型是单一主板控制，由于各三相开关电源子单元组IGBT的驱动信号是如出一辙，如图2所示的A、B两三相开关电源子单元组的开通、关断步调是一致的。各三相开关电源子单元组的工作状态致，因而不会引起瞬时过流现象。另外，采用单一主板控制，因而只有单一条控制线路，从而解决了控制回路的复杂性这个问题，消除了由多主控板误差引起的“拍频”现象。本实用新型由于多个分立三相开关电源子单元组都采用分流器采样反馈信号经过流保护电路。这样无论哪一组引起过流，过流保护电路都会把保护信号传送至主控板。主控板再对整台并联开关电源进行统一控制。因此本实用新型具有良好的机器性能、完善的保护功能的优点。
图1为已有技术的大功率开关电源的输出波形时序图图2为本实用新型实施例的输出波形时序图图3为本实用新型实施例的工作原理框图图4为本实用新型实施例的电路原理图(在图中显示二个三相开关电源子单元组)图5为本实用新型实施例的过流保护电路原理图
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
具体实施方式
参照图3，本实施例是四个三相开关电源子单元组1、2、3、4，一个主控板12；四个三相开关电源子单元组1、2、3、4各有的采样分流器16。四个三相开关电源子单元组1、2、3、4输入端分别连接在电源5上，四个三相开关电源子单元组1、2、3、4的开关管都由一个主控板12连接，其中一个三相开关电源子单元组4的采样分流器的信号反馈到主控板12形成闭环控制回路，其它三个子单元组1、2、3的采样分流器信号反馈到过流保护电路10再输出到主控板12。其中一个三相开关电源子单元组4是由整流滤波电路6、逆变电路7、高频变压器8、高频整流电路9、采样分流器、整流滤波电路6正极串联的瞬间熔断器F组成。其它三个三相开关电源子单元组1、2、3是均由整流滤波电路6、逆变电路7、高频变压器8、高频整流电路9、过流保护电路10、采样分流器、整流滤波电路6正极串联的瞬间熔断器F组成。参照图4，电源5经三相开关K1与整流滤波电路6连接，整流滤波电路6是由二极管D3-D8组成的整流桥，将220V或380V的交流电源5变成直流电源。整流滤波电路6正极串联有瞬间熔断器F。斩波式高频逆变电路7是由开关管IGBT组成，由主制板12输出触发信号，开关管IGBT根据触发信号进行斩波式的开关工作状态，此工作过程是将直流电源变成高频交流电源；高频变压器8属于低压逆变部分，将高频高电压通过高频变压器变成高频低压。高频整流电路9由高频整流管D9、D10组成，是将高频低压交流电源经高频全波整流成直流电源。高频变压器8次级中心抽头输出到采样分流器，采样分流器的采样信号反馈到过流保护电路10，过流保护电路10输出到主控板12。高频变压器8次级输出经过全波整流电路再输出到电源的正负电极，即电源总输出11，电源总输出11的频率为35±5KHz直流电源。由于从高频变压器8次级中心抽头输出分流器上采样，整个电源内部控制形成闭环控制回路，所以此种电源是具有稳压、稳流功能的直流电流。三相开关电源的工作原理三相或单相电源5输入到整流滤波电路6，经过桥式整流后输出的是直流电源；桥式整流的直流电源电压输入到逆变电路7、高频变压器8高频逆变过程。逆变后的高频低压再经高频整流电路9高频整流过程，总输出11。参照图5，三个三相开关电源子单元组的过流保护电路是并联的。过流保护电路是由一个比例放大器电路13、一个比较电路14、或门数字电路15组成。所述的比例放大器电路13是采样信号经过电阻R1，电阻R1的另一端与电解电容E1、电容C1、电阻R2组成一个公共端；电解电容E1、电容C1的另一端接地；电阻R2与比例放大器UIA的负输入端2脚相连接；比例放大器UIA的正输入端3脚与电阻R3相连接，电阻R3另一端接地；比例放大器UIA的8脚接供电电源、电容C2一端，电容C2另一端接地。比例放大器UIA的4脚接地；比例放大器UIA输出1脚接电阻R5。所述的比较电路14电阻R5的另一端与可调电阻W1的一端相连，可调电阻W1的中心抽头输出电压给二极管D1的阳极，电位器W1的另一端接地；二极管D1与电阻R8一端、比较器UIB的的正输入端5脚相连；电阻R8的另一端接地；电阻R6一端接电源；电阻R6另一端与电阻R7一端、比较器UIB的负输入端6脚相连；电阻R7的另一端接地；比较器UIB输出7脚接电阻R9一端；电阻R9另一端接二极管D2阳极。或门数字电路4由三个比较器的输出端分别连接的三个二极管D2组成。二极管D2为快恢复二极管。所述的主控板(PWM控制)为已知技术，在此不进行详细说明。过流保护电路工作原理采样信号经过比例放大器电路13，把原本只有75mv的电压值放大至约2V。比较器UIB比较的负输入端设定一个值，当正输入端的电压值大于设定值，比较电路14输出高电平。当三个比较器中任何一个输出为高电平，或门电路15进行或门运算，所以输出端是高电平。本实用新型的工作原理在四个三相开关电源子单元组的三相整流电路输出的正极各串联一个瞬间熔断器，当发生过流故障时，过流超过额定电流10％，熔断器就会动作。如发生过流那组不是采样信号直接反馈至主控板那组，动作后，此并联三相开关电源子单元组就相当于减少一个子单元组。这样能起到双重保护了开关电源的作用。在四个三相开关电源子单元组都有一个采样分流器，其中一子单元组送到主控板的控制部分，经过比例积分电路(PID)实现电源的限压或限流功能。另外，主控制板内部设置有一个比较器电路。采样信号是属于负反馈信号。其它三组采样负反馈信号经过比例放大器电路变相成一个正电压值，再在比较器的负输入端设定一个定值，只要输入的信号经过比例放大器电路传送到比较器的正输入端。当正输入端的电压值超过比较器负输入端设定的值，则比较器就会输出高电平信号送给或门数字电路。无论哪个输出高电平或门都取最高电压值为输出值，主控板检测到此信号就会马上停止输出驱动信号。避免了某一子单元组的故障引起连锁故障，整机有完善的保护功能。
权利要求1.一种大功率开关电源，它包括数个三相开关电源子单元组，其特征是还包括一个主控板(12)、数个三相开关电源子单元组(1、2、3、4)各有的采样分流器(16)；数个三相开关电源子单元组其中一个子单元组(4)的采样分流器的信号反馈到主控板(12)形成闭环控制回路，其它子单元组(1、2、3)的采样分流器信号反馈到过流保护电路(10)，过流保护电路(10)输出到主控板(12)。
2.根据权利要求1所述的大功率开关电源，其特征是所述的三相开关电源子单元组的整流滤波电路(6)正极串联熔断器(F)。
3.根据权利要求1所述的大功率开关电源，其特征是所述的过流保护电路(10)是比例放大器电路(13)，比例放大器电路(13)输出端连接的比较电路(14)、比较电路(14)输出端连接的二极管(D2)、由数个过流保护电路(10)中的二极管(D2)构成的或门数字电路(15)组成。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率开关电源，它包括数个三相开关电源子单元组，还包括一个主控板(12)、数个三相开关电源子单元组(1、2、3、4)各有的采样分流器(16)；数个三相开关电源子单元组其中一个子单元组(4)的采样分流器的信号反馈到主控板(12)形成闭环控制回路，其它子单元组(1、2、3)的采样分流器信号反馈到过流保护电路(10)，过流保护电路(10)输出到主控板(12)。本实用新型具有良好的机器性能、完善的保护功能的优点。
文档编号H02H7/122GK2904460SQ200620058050
公开日2007年5月23日 申请日期2006年4月21日 优先权日2006年4月21日
发明者任航 申请人:任航