用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源，包括输入滤波电路、IC1升压电路、过压保护电路、输出电压调节电路、高频升压电路及整流滤波电路。其中输入滤波电路由电解电容C1组成，IC1升压电路由软启动电容C3、自举电容C2、自举电阻R2和IC1集成器件组成，高频升压电路由高频变压器T1组成，整流滤波电路由整流二极管D1、高频滤波电容C4、电解电容C5组成。本发明具有电路结构简捷、外围器件少、效率高的特点，可以直接驱动压电型智能阀门定位器。
【专利说明】用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子技术和电源【技术领域】，具体涉及一种用于压电智能阀门定位器的高压专用供电电源。
【背景技术】
[0002]气动调节阀是工业过程控制仪表之一，广泛应用于化工、电力、冶金、制药等行业。阀门定位器作为气动调节阀的最为核心部件，对气动调节阀的控制起决定性作用。压电式阀门定位器是近几年新出现的一种新型结构的定位器，采用压电阀实现了电气转换功能，工作时功耗极低，稳定状态时进气口和排气口都关闭，耗气量几乎为零，节能效果明显，其应用也越来越广泛。而采用的压电双晶片所制作的压电阀其驱动电源为远远高于供电电压的高压电源。
[0003]MP24943是MPS公司开发的一款直流/直流转换控制电路专用芯片，它由可编程过压保护电路，具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、PWM比较器、误差放大器、过电流比较器、锯齿波发生器、内部过电流保护电路及电压调节器等组成。单一芯片的使用非常广泛，常用于宽范围的输入电压为4.5V?55V,输出电压为输出可调整的0.8V?45V,最大输出电流为连续3A，具有ΙΟΟΚΗζ的工作频率和较强的电磁兼容能力，广泛用于手机、车载充电器等低压电领域中，但对于压电类执行器，却没有一个转换效率高、体积小、电压变比高的直流专用驱动电源。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源，结构简单、转换效率高、电压变比高。
[0005]本发明的技术方案是:一种用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源，包括输入滤波电路、IC1升压电路、过压保护电路、输出电压调节电路、高频升压电路及整流滤波电路，其特征是:
[0006]输入滤波电路由电解电容C1组成，电解电容C1的正极接输入直流电源，负极与电路的地DGND连接。
[0007]IC1升压电路由软启动电容C3、自举电容C2、芯片使能电阻R1、自举电阻R2和IC1集成器件组成，其中自举电容C2的正极与IC1集成器件的7引脚连接，自举电容C2的负极与自举电阻R2的一端连接，自举电阻R2的另一端与IC1集成器件的8引脚连接；芯片使能电阻R1的一端与输入直流电源的正极连接，另一端与IC1集成器件的3引脚连接；软启动电容C3的一端与IC1集成器件的5引脚连接，另一端与地DGND连接。
[0008]过压保护电路由电阻R4和电阻R5组成，其中电阻R4与电阻R5的一端连接，并且与IC1集成器件的6引脚连接，电阻R4的另一端与地DGND连接，电阻R5的另一端与高频变压器T1的2引脚连接。
[0009]输出电压调节电路包括电阻R3和电阻R6，IC1集成器件的4引脚接电阻R3的一端和电阻R6的一端，电阻R3的另一端与地DGND连接，电阻R6的另一端接电源的OUT输出端。
[0010]高频升压电路由高频变压器T1组成，其中高频变压器T1的1引脚与IC1集成器件的8引脚连接，T1的2引脚与电阻R5的一端连接，T1的3引脚与地DGND连接，T1的4引脚与整流二极管D1的正极连接。其中高频变压器T1采用EE15型铁氧体磁芯，原边绕组采用0.12mm为单线绕制40匝，电感量为320uH，副边绕组采用0.06mm为单线绕制240匝，电感量为5.6MH，电感量的测试频率均为1kHz。
[0011 ] 整流滤波电路由整流二极管D1、高频滤波电容C4、电解电容C5组成，其中整流二极管D1的正极与高频变压器T1的4引脚连接，整流二极管D1的负极与输出端OUT连接，高频滤波电容C4的一端与输出端OUT连接，另一端与地DGND连接，电解电容C5的正端与输出端OUT连接，另一端与地DGND连接。
[0012]本发明克服了现有单一芯片MP24943耐压偏低，无法独立实现低压到高压转换的缺点，提供了一种体积小，输出电流电压稳定，制造成本低的阀门定位器专用驱动电源。本发明通过集成电路芯片MP24943和升压变压器为核心器件，实现从低压24V到高压100V?200V的转换。本发明具有电路结构简捷、外围器件少、效率高的特点，可以直接驱动压电型智能阀门定位器。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的原理图，图中供电电源的负极与地DGND连接。
[0014]图2是本发明所用的MP24943集成电路的内部原理框图。
[0015]图3是本发明所用的自制高频变压器T1的同名端原理图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源，包括输入滤波电路、IC1升压电路、过压保护电路、输出电压调节电路、高频升压电路及整流滤波电路，其中输入滤波电路由电解电容C1组成，电解电容C1的正极接输入直流电源，负极与地DGND连接；
[0017]IC1升压电路由软启动电容C3、自举电容C2、芯片使能电阻R1、自举电阻R2和IC1集成器件组成，其中自举电容C2的正极与IC1集成器件的7引脚连接，自举电容C2的负极与自举电阻R2的一端连接，自举电阻R2的另一端与IC1集成器件的8引脚连接；芯片使能电阻R1的一端与输入直流电源的正极连接，另一端与IC1集成器件的3引脚连接，软启动电容C3的一端与IC1集成器件的5引脚连接，另一端与地DGND连接；
[0018]过压保护电路由电阻R4和电阻R5组成，其中电阻R4与电阻R5的一端连接，并且与IC1集成器件的6引脚连接，电阻R4的另一端与地DGND连接，电阻R5的另一端与高频变压器T1的2引脚连接；
[0019]输出电压调节电路由电阻R3和电阻R6组成，IC1集成器件的4引脚接电阻R3的一端和电阻R6的一端，电阻R3的另一端与地DGND连接，电阻R6的另一端接电源的OUT输出端；
[0020]高频升压电路由高频变压器T1组成，其中高频变压器T1的1引脚与IC1集成器件的8引脚连接，高频变压器T1的2引脚与电阻R5的一端连接，高频变压器Τ1的3引脚与地DGND连接，高频变压器Τ1的4引脚与整流二极管D1的正极连接；
[0021]整流滤波电路由整流二极管D1、高频滤波电容C4、电解电容C5组成，其中整流二极管D1的正极与高频变压器Τ1的4引脚连接，整流二极管D1的负极与输出端OUT连接，高频滤波电容C4的一端与输出端OUT连接，另一端与地DGND连接，电解电容C5的正端与输出端OUT连接，另一端与地DGND连接。
[0022]本发明的工作原理:当MP24943中的内置开关导通时，供电电流经内置电流取样电阻RSEN、IC1内置开关M1、IC1的8弓丨脚、高频变压器T1的1引脚、电阻R5及电阻R4接地，构成电流回路，并对高频变压器T1原边绕组进行充电，给高频变压器T1提供能量，经过高频变压器T1的耦合变换后，能量经整流二极管D1后，将交流波形变成脉动直流，并对输出滤波电解电容C5充电，同时对压电阀门定位器提供能量。当MP24943中的内置开关断开时，供电电源被断开，此刻高频变压器T1的原边充当电源，整流二极管D1截止，滤波电容C4依靠电解电容C5的充电能量继续给压电阀门定位器提供能量。
[0023]如图2所示，IC1中内置N沟道耗尽型M0S管Ml的开关频率为100kHz，此频率由内置的内部振荡器提供，由于此频率相对负载的时间常数足够长，经过高频变压器T1的变比升压，负载上可获得连续的直流100V直流电压，电阻R3和电阻R6用来设定输出电压，电阻R4和电阻R5用来提供过电压保护。此电路的过流取样电阻主要由MP24943中的内置的RSEN电阻完成，当RSEN两端的电压升高到一定值后，就会导致内部的电流限值比较器发生翻转，从而关断IC1内部的开关管，达到电流保护的功能。
[0024]表1元器件名称及主要技术参数
[0025]
【权利要求】
1.一种用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源，包括输入滤波电路、IC1升压电路、过压保护电路、输出电压调节电路、高频升压电路及整流滤波电路，其特征是输入滤波电路由电解电容C1组成，电解电容C1的正极接输入直流电源，负极与地DGND连接；IC1升压电路由软启动电容C3、自举电容C2、芯片使能电阻R1、自举电阻R2和IC1集成器件组成，其中自举电容C2的正极与IC1集成器件的7引脚连接，自举电容C2的负极与自举电阻R2的一端连接，自举电阻R2的另一端与IC1集成器件的8引脚连接；芯片使能电阻R1的一端与输入直流电源的正极连接，另一端与IC1集成器件的3引脚连接，软启动电容C3的一端与IC1集成器件的5引脚连接，另一端与地DGND连接；过压保护电路由电阻R4和电阻R5组成，其中电阻R4与电阻R5的一端连接，并且与IC1集成器件的6引脚连接，电阻R4的另一端与地DGND连接，电阻R5的另一端与高频变压器T1的2引脚连接；输出电压调节电路由电阻R3和电阻R6组成，IC1集成器件的4引脚接电阻R3的一端和电阻R6的一端，电阻R3的另一端与地DGND连接，电阻R6的另一端接电源的OUT输出端;高频升压电路由高频变压器T1组成，其中高频变压器T1的1引脚与IC1集成器件的8引脚连接，高频变压器T1的2引脚与电阻R5的一端连接，高频变压器T1的3引脚与地DGND连接，高频变压器T1的4引脚与整流二极管D1的正极连接；整流滤波电路由整流二极管D1、高频滤波电容C4、电解电容C5组成，其中整流二极管D1的正极与高频变压器T1的4引脚连接，整流二极管D1的负极与输出端OUT连接，高频滤波电容C4的一端与输出端OUT连接，另一端与地DGND连接，电解电容C5的正端与输出端OUT连接，另一端与地DGND连接。
2.如权利要求1所述的一种用于压电智能阀门定位器的高压驱动专用电源，其特征是高频变压器T1采用EE15型铁氧体磁芯，原边绕组采用0.12mm为单线绕制40匝，电感量为320uH，副边绕组采用0.06mm为单线绕制240匝，电感量为5.6MH，电感量的测试频率均为1kHz。
【文档编号】H02M3/24GK103683939SQ201310659496
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】刘宁庄 申请人:西安科技大学