一种大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法
【专利摘要】本申请公开了一种大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，包括在H桥小功率模块的正向/反向上管开关管、正向/反向下管开关管上分别接一个独立的隔离驱动单元，各隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻与对应的开关管的栅极连接，各隔离驱动单元的负极与对应的开关管的源极连接共接地；然后，将若干个所述H桥小功率模块并联，各H桥小功率模块中相同部位的开关管对应的隔离驱动单元共接一个驱动电源。本申请的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，并机方式简单，易操作，并且，所使用的驱动电源少，成本节约。采用本申请的多模块并机方法制备的大功率正反换向脉冲电源性能稳定、可靠，能够满足电镀对大功率的正反换向脉冲电源的要求。
【专利说明】一种大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法
【技术领域】
[0001]本申请电源【技术领域】，特别涉及一种大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法。
【背景技术】
[0002]整流电源为电子线路板电镀或金属材料表面电镀处理提供直流电。随着复杂度，厚度，路径密度的不断增加，以及孔径和路径宽度的变小，传统的直流电镀变得越来越困难，甚至导致不良品。为了平衡在表面，特别在孔和微孔中电镀，迫使降低电流密度，但是这样会延长电镀时间，电镀时间到了难以接受的地步。随着正反换向脉冲电源和适合于电镀过程的化学组成的到来，缩短电镀时间成为了现实。
[0003]由于很多电镀用正反换向脉冲电源要求功率大,对于这些大功率正反换向脉冲电源大多使用大功率开关管作换向开关，而大功率开关管由于开关频率低，难以做成低纹波的高质量的大功率正反换向脉冲电源。并且，大功率开关管成本高，要用专用的驱动模块，而专用的驱动模块的价格也不低，进一步推高了成本。
[0004]因此，采用小功率模块并机组成大功率模块成为了一种比较经济有效的获得大功率正反换向脉冲电源的方式；普通小功率开关管组成的小功率模块，如图1所示，其中直流电源为大功率脉冲的能量来源。但是，目前的并机方式存在诸多不足；比如图2所示的并机方式，分别将小功率模块的正向上开关管并联、反向上开关管并联、正向下开关管并联、反向下开关管并联，即直接用多个并联的开关管来替换原有的正向上开关管、反向上开关管、正向下开关管和反向下开关管，这种并机方式的不稳定，影响电源的使用，从而对电镀造成不可弥补的缺陷。又如图3所示的并机方式，每个小功率开关管均要用隔离驱动器，并且每个隔离驱动器又需要独立的电源，造成驱动电源太多，结构复杂、成本高；或者如图2、图3两种方式相接合，但不管何种方式并机均难以让电源可靠工作。另外，普通小功率开关管组成的小功率模块并机，其小功率开关管容易损坏。因此，需要一种大功率正反换脉冲电源多模块并机方法，进一步提高电源的稳定性和可靠性，以满足日益发展的电镀技术的需求。
【发明内容】
[0005]本申请提供了一种新的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法。
[0006]本申请可以通过采取以下技术方案予以实现:
本申请公开了 一种大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，包括在H桥小功率模块的正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管、正向下管开关管，共计四个开关管上分别接一个独立的隔离驱动单元，各隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻与对应的开关管的栅极连接，各隔离驱动单元的负极与对应的开关管的源极连接共接地；将若干个H桥小功率模块的输出正极并联，H桥小功率模块的输出负极并联，并且，各H桥小功率模块中相同部位的开关管对应的隔离驱动单元共接一个驱动电源，即各H桥小功率模块的正向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各H桥小功率模块的正向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各H桥小功率模块的反向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各H桥小功率模块的反向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源。
[0007]进一步的，本申请的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，还包括在各隔离驱动单元与对应的驱动电源之间接至少一个隔离二极管，用于将隔离驱动单元与驱动电源隔离开；隔离二极管的正极接驱动电源，隔离二极管的负极接隔离驱动单元。
[0008]更进一步的，本申请的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，还包括在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的负极的接地线之间接至少一个隔离电阻，用于将开关管与隔离驱动单元的电源地隔开。
[0009]更进一步的，本申请的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，还包括在各H桥小功率模块的输出端接至少一个隔离电感，用于将各H桥小功率模块隔离开，减少各H桥小功率模块间的相互干扰。
[0010]由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于:
本申请的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，并机方式简单，易操作，并且，所使用的驱动电源少，成本节约。采用本申请的多模块并机方法制备的大功率正反换向脉冲电源性能稳定、可靠，能够满足电镀对大功率的正反换向脉冲电源的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是现有技术的H桥式正反换向脉冲电源的小功率开关管组成的H桥小功率模块的电路框图。
[0012]图2是现有技术中的一种小功率模块并机方式的电路图。
[0013]图3是现有技术中的另一种小功率模块并机方式的电路图。
[0014]图4是本申请实施例的H桥小功率模块的电路图。
[0015]图5是本申请实施例的两个H桥小功率模块并机的原理图。
[0016]图6是本申请实施例的大功率正反换向脉冲电源的并机接线示意图。
【具体实施方式】
[0017]本申请的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法的关键在于，隔离电源技术和H桥小功率模块隔离技术。首先，本申请将每个H桥小功率模块的相同部位的开关管的隔离驱动单元共接一个驱动电源，以减少了驱动电源的数量、节约成本，而且由于减小了并机的结构复杂程度，减小了各元件间的相互影响，使得由该并机方法获得的大功率正反换向脉冲电源的稳定性和可靠性得以提高。
[0018]其次，在本申请的改进的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法中，还在各H桥小功率模块的输出端接至少一个隔离电感，以实现H桥小功率模块的隔离。
[0019]本申请的优选实现方式中，在各隔离驱动单元与对应的驱动电源之间接至少一个隔离二极管，用于将隔离驱动单元与驱动电源隔离开；隔离二极管的正极接驱动电源，隔离二极管的负极接隔离驱动单元。更优选的，在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的负极的接地线之间接至少一个隔离电阻，用于将开关管与隔离驱动单元的电源地隔开。
[0020]以下结合附图对本申请的最佳实施方式作详细描述。[0021]首先，本例的H桥小功率模块的结构如图4所示，H桥小功率模块含有正向上管开关管106、反向上管开关管206、反向下管开关管306、正向下管开关管406，共计四个开关管，每个开关管接一个独立的隔离驱动单元，与正向上管开关管106对应的为pu隔离驱动单元102，与反向上管开关管206对应的为nu隔离驱动单元202，与反向下管开关管306对应的为nd隔离驱动单元302，与正向下管开关管406对应的为pd隔离驱动单元402。隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻105、205、305和405与对应的开关管的栅极连接，各隔离驱动单元的负极与对应的开关管的源极连接共接地，并且在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间，即与隔离驱动单元的电源地108、208、308和408之间，连接有一个隔离电阻107、207、307和407。隔离驱动单元102、202、302、402的正极分别通过隔离二极管103、203、303和403与相应的驱动电源104、204、304、404接通，具体的，正向上管开关管106对应的隔离驱动单元102通过Dpu隔离二极管103 (H桥小功率模块I是Dpul, H桥小功率模块2是Dpu2)接VCC_pu电源104 ;正向下管开关管406对应的隔离驱动单元402通过Dpd隔离二极管403 (H桥小功率模块I是Ddl，H桥小功率模块2是Dpd2)接VCC_pd电源404 ;反向上管开关管206相对应的隔离驱动单元202通过Dnu隔离二极管203 (H桥小功率模块I是Dnul，H桥小功率模块2是Dnu2)接VCC_nu电源204 ;反向下管开关管306相对应的隔离驱动单元302通过Dnd隔离二极管303 (H桥小功率模块I是Dndl，H桥小功率模块2是Dnd2)接VCC_nd电源304。在H桥小功率模块的输出正极端连接有一个隔离电感602，H桥小功率模块的输出正极601与负载701的正极702连接，H桥小功率模块的输出负极603与负载701的负极703连接。正向上管开关管的漏极和反向上管开关管的漏极共同接于直流电源的正极501，反向下管开关管的栅极和正向下管开关管的栅极共同接于直流电源的负极502。正向上管开关管106对应的隔离驱动单元102的输入端接pu源驱动脉冲101，反向上管开关管206对应的隔离驱动单元202的输入端接nu源驱动脉冲201，反向下管开关管306对应的隔离驱动单元302的输入端接nd源驱动脉冲301，正向下管开关管406对应的隔离驱动单元402的输入端接Pd源驱动脉冲401。本例中，所有的开关管钧采用MOS管或IGBT管。
[0022]将本例的H桥小功率模块并机获得大功率的正反换向脉冲电源，具体方法如图5和图6所不，图5是两个H桥小功率模块的并机不意图，图6是多个H桥小功率模块的并机示意图，各H桥小功率模块的正向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dpu隔离二极管(H桥小功率模块I是Dpul，H桥小功率模块2是Dpu2)共同接在电源VCC_pu上；各H桥小功率模块的正向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dpd隔离二极管(H桥小功率模块I是Ddl，H桥小功率模块2是Dpd2)共同接在电源VCC_pd上；各H桥小功率模块的反向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dnu隔离二极管(H桥小功率模块I是Dnul，H桥小功率模块2是Dnu2)共同接在电源VCC_nu上；各H桥小功率模块的反向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dnd隔离二极管(H桥小功率模块I是Dndl，H桥小功率模块2是Dnd2)共同接在电源VCC_nd上。各H桥小功率模块的输出正极并联后与负载的正极连接，各H桥小功率模块的输出负极并联后与负载的负极连接。直流电源的正极分别与各H桥小功率模块的正向上管开关管和反向上管开关管的漏极连接，直流电源的负极分别与各H桥小功率模块的正向下管开关管和反向下管开关管的源极连接；从而获得由若干个H桥小功率模块并机的大功率正反换向脉冲电源。[0023]本实施例的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法,将若干个H桥小功率模块并机形成大功率的正反换向脉冲电源，具体的，将各H桥小功率模块中相同部位的开关管对应的隔离驱动单元分别通过隔离二极管共接在一个驱动电源上。并且，在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间采用隔离电阻隔开；在各H桥小功率模块的输出正极采用隔离电感将各H桥小功率模块隔开。本例的多模块并机方法，并机方法和结构都比较简单，减少了驱动电源的数量，同时，减小了隔离驱动单元的相互影响、减小了开关管对隔离驱动电源的电源地的影响、减小了各H桥小功率模块之间的相互干扰，有效的提高了所并机获得的大功率正反换向脉冲电源的稳定性和可靠性，使得大功率正反换向脉冲电源能够满足的日益发展的电镀的需求。
[0024]惟以上所述者，仅为本申请之较佳实施例而已，当然不能以此限定本申请实施之范围，即大凡依本申请权利要求及申请说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本申请权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本申请之权利范围。
【权利要求】
1.一种大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，其特征在于:包括在H桥小功率模块的正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管、正向下管开关管，共计四个开关管上分别接一个独立的隔离驱动单元，各隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻与对应的开关管的栅极连接，各隔离驱动单元的负极与对应的开关管的源极连接共接地； 将若干个所述H桥小功率模块的输出正极并联，H桥小功率模块的输出负极并联，并且，各H桥小功率模块中相同部位的开关管对应的隔离驱动单元共接一个驱动电源；即各H桥小功率模块的正向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各H桥小功率模块的正向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各H桥小功率模块的反向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各H桥小功率模块的反向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源。
2.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，其特征在于:还包括在各隔离驱动单元与对应的驱动电源之间接至少一个隔离二极管，用于将隔离驱动单元与驱动电源隔离开；隔离二极管的正极接驱动电源，隔离二极管的负极接隔离驱动单J Li ο
3.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，其特征在于:还包括在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的负极的接地线之间接至少一个隔离电阻，用于将开关管与隔离驱动单元的电源地隔开。
4.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源的多模块并机方法，其特征在于:还包括在各H桥小功率模块的输出端接至少一个隔离电感，用于将各H桥小功率模块隔离开，减少各H桥小功率模块间的相互干扰。
【文档编号】H02M3/155GK103441673SQ201310363886
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】黄瑞炉, 张洪强, 黄海波, 丁少云 申请人:东莞市力与源电器设备有限公司