专利名称：一种变流装置的制作方法
技术领域：
一种变流装置属半导体变流技术，主要由整流电路(1)、贮能复合滤波电路(2)、变流开关电路(4)、负载谐振电路(3)、驱动控制电路(5)、启动电路(6)等组成，主要应用于开关电源、荧光灯和气体放电灯电子镇流变流装置。
现有的变流装置第一，存在启动、软启动驱动、控制和保护电路复杂，第二，为了实现高功率因数和低电流谐波和电压变换通常须要两级以上变换，使其效率低、成本高，特别不适于小装置。
本技术争对上述现象提出一种将启动、软启动(或电子镇流器的预热启动)、驱动、控制和各种保护控制兼容于一体的驱动控制变压器特征及其变形特征，同时提出一种贮能复合滤波电路或称自适应推拉双反馈贮能滤波电路。
一种变流装置只要输出电路或负载连接方式不同，和取样、控制状态不同就可构成多种应用，本技术是解决其共有部份，现结合附图对其原理、结构、实施述叙如下附
图1是变流装置的方框电路原理图。
附图2是变流装置按公知元件符绘制的电路原理图。
在附图1和2中，电路1是供电电源整流电路(1)，其a、b两点为交流输入端，本例为单相全波全桥整流，也可接成三相整流或倍压整流，电路2为贮能复合滤波电路，它主要由横向滤波电路201和202、纵向反馈贮能滤波电路205、谐振电容203和204组成。其中电路205的直流充放电端跨接在变流开关电路(4)或变流主回路的两直流供电端C、D点之间，接四个二极管D1、D2、D3、D4按正负极依次串联，且在每三个二极管之间接一个贮能滤波电容C8，可在中间两二极管上分别并接电容，且在四个串联二极管的中点(即第二个二极管D2与第三个二极管D3的连接点)接一个电容Cf到P点，为反馈输入端，也可把中点直接作为反馈输入端，P点可接在负载谐振电路(3)的谐振元件上或谐振元件之间的串接点上，如谐振电容203、204与负载Rf的连接点或接变流电路反馈线圈的一端，反馈线圈的另一端接在一个半桥二极管的输入端，电容203、204为两个谐振电容也可称为耦合电容，它们串联并接在整流电路(1)的两输出端A、B点间，其串接点接在P点上为宜，这样它们多余的端电压就可反馈在电路205和贮能电容Ce上。在依次串联的四个二极管的中间两二极管上，可并接电容以提高波峰比，也可省去。
横向反馈电路201、202是分别串联在A、B端对电路205或公知滤波电路如电解电容或逐流电路的充电回路中，201、202可省去一个，它们分别是由一个电感L1与一个二极管D0的串联电路再与一个电容C0相并联的电路，或者是一个电感与一个电容的串联电路和一个电感与一个二极管的串联电路相并联的电路组成，且这两个电感可为互感线圈。在这些并联回路中的电容为横向反馈电容。横向反馈电路201、202上的谐振电压对电路(1)有拉的作用，而纵向反馈电路205，对电路(1)有推的作用，而推拉相互作用自适应于交流电源的规律，使输入电流谐波大为解善，而波峰比也可相对提高。
负载谐振电路(3)是接在变流开关元件401和402的串联点E与电路205的P点之间，可以是谐振电感L与负载电路Rf直串联，如果负载就是灯管，那么灯管两端还应并接电容作为其附属电路，也可以是谐振电感L与加热线圈串联，加热线圈工作时，等效为一个负载电阻与一个电感串联；也可以是谐振电感L与输出变压器串联，那么输出变压器的初级线圈就是反射负载，当输出变压器漏感很大时，可与谐振电感兼容。负载谐振电路(3)的外置谐振电容可接在P点与整流电路(1)的一个交流输入端，也可分别接二个谐振电容分别到A、B端，或仅接一个谐振电容到A或B端，也可以分别接二个谐振电容分别到C、D端，或仅接一个谐振电容到C或D端。负载谐振电路(3)中各谐振元件的连接顺序虽然可以任意颠倒，但考虑辐射、分布参数，是否便于反馈，它们的连接顺序最好是从E点接电感L再接负载Rf或称负载电路，再接谐振电容到电源上。如果反馈是隔离形式或其它形式，也不一定须按此顺序，负载谐振电路(3)可串入一个分压谐振电容。
变流开关电路(4)主要由变流开关元件401和402串联组成并接在纵向反馈滤波电路205的充放电两端C、D间，也是变流电流输出端。401和402是三级管或场效应管、静电感应三极管、可控硅等三端半导体变流开关。
对于简化或应用于低电源电压时，变流开关元件401或402可用电感或这电感的一部份自耦线圈代替，这个电感的另一部份自耦线圈或互感线圈可作为自举电源的整流输入线圈或钳位线圈。这样对电源电压提升，而变换级数不增加，且还是能获得双向较对称的负载电流。
驱动控制电路(5)由驱动变压器和控制电路和采样电路或信号采取电路组成，除驱动变压器外，其它具体结构为人们熟悉的已有技术不敖述。驱动电路也可为他激式或自激他激兼容，也是已有技术不敖述，这里重点叙述驱动变压器特征，具有简单实用的特点。
一个三芯柱磁芯B，可由EE、EI、双孔，或双环等现成磁芯构成，也可由两个窗口或环形磁芯拼成，具有两个独立磁路和一个公共磁路，那么在一个三芯柱磁芯的甲磁路芯上绕线圈N1和乙磁路芯上绕线圈N2，把N1与N2串联作为迭加初级线圈使其在公共磁路芯上，产生的磁通相同或相反，再将迭加初级线圈直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈，或串入谐振变流或方波变流的主振荡电流回路或负载电流回路或反射负载电流回路中，若是串入在这些回路的半周电流段中，须绕另一组迭加初级线圈串入另半周电流段，且在公共磁路芯上绕一组或二组或四组或多组次级线圈Nb通常是串一个电阻Rb对单管或双管或全桥四管或多管半导体变流开关元件驱动，且必须在三芯柱磁芯的甲磁路芯上绕控制线圈nr，可以抽中心抽头，作为变流装置的软启动控制对象或变流开关导电角调整对象或用于电子镇流的预热启辉控制对象，且还可在乙磁路芯上绕控制线圈nr′(可省去)，或者将nr′绕在公共磁路芯上，可以抽中心抽头，作为变流装置的过流、过压、异常(电子镇流术语)、过热的停振保护或选通控制或键控制对象，而由此构成的一个至少是驱动、控制相兼容的变压器的初次级可颠倒使用，只是其匝数和绕组数有变化，原初级或颠倒后变成的初级还可与绕在甲或乙磁芯上的调整线圈Nx串联作为初级电感量的调整，而原次级或颠倒后变成的次级可再接入一个变压器进行电流变换输出驱动信号，显然可省去这个变换。
另外的方法也可以在一个磁芯上绕初级线圈和次级线圈，把初级可直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上，或串入谐振变流或方波变流的主振荡电流回路或负载电路回路或反射负载电流回路中，若是串入在这些回路的半周电流段中，须绕另一组初级线圈串入另半圈电流段，那么其次级至少串有控制电路的调整元件或调整电路特征输入到另一个变压器的初级，另一个变压器的次级对变流开关元件驱动，还可把停振控制线圈和启动线圈绕在两个或任选一个变压器上，构成一种变形的驱动控制变压器特征。这个特征中的另一个变压器的输入信号也可直接接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上。
这里所述的调整元件可以是光敏、热敏元件或双向半导体控制元件，它可由两个单个晶体三端半导体元件组成，也可以是将一个全波整流电路的两交流输入端取代上述元件或接口，而这个整流电路的直流输出端可接半导体控制元件如三极管、场效应管等作为调整元件，它和整流电路组成调整电路，那么这时的调整元件的控制端可接控制电路。
另外的方法还可是在两个磁芯上分别绕初级和次级和控制线圈，然后把两初级串联迭加可直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感的一组线圈上，或串入谐振变流回路或上述一连串各回路中，然后把两次级串联迭加可输出对变流开关元件的驱动信号，而次级为同相迭加时停振保护线圈须同时绕在两个变压器上，构成驱动、控制变压器特征。
而另外的方法还可以是在一个三芯柱磁芯的甲磁芯路芯上绕初级线圈可直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上，或串入如上述各回路中，且在三芯柱磁芯的乙磁路芯上绕次级对变流开关元件驱动，而在三芯柱磁蕊的公共磁路芯上绕控制线圈，作为软启动或变流开关元件导电角或频率调整或电子镇流的预热启辉控制对象，而停振保护线圈可绕在甲磁路芯上，也可绕在乙磁路芯上，也可省去，由此构成驱动控制变压器变形特征。
这些驱动方法同样适于推挽方法变流。
电路(6)是变流装置的启动电路，可以是已有技术，也可以这样实现把电感L0串入供电电源交直主电流回路中任意被切断的两点，然后把穿绕在驱动变压器上的线圈Nc与一个电容C′串联或再与一个二极管与一个电阻的并联电路串联的电路并联在这个电感上，或电源主电流回路中的开关元件上或电感上或开关电源的续流二极管上或电源两端，或者将穿绕线圈去掉而成的串联电路跨接在电源一端和控制线圈一端之间，构成简易启动电路特征。这样的启动不具备连续启动，只供简易使用或特别需求使用，若须再恢复启动，可增加相应方式。
如前述的复合贮能滤波电路可以有变形方案把横向反馈电路201、202短接去掉，而把谐振横向反馈电容接在整流电路(1)中，与电路(1)的二极管并联结合构成横向反馈电路，这时须把原谐振电容203、204去掉，而在负载谐振电路(3)与纵向反馈贮能滤波电路205的反馈输入端的连结点P串一个主谐振电容Cr接在整流电路(1)的一个交流输入端或两交流输入端之间的两串联电容的串接点或其之间的电感电容混合串联电路的一个串接点，构成一种整流贮能复合滤波电路。其中横向反馈电容与整流电路中二极管的连接方式是可以在整流电路(1)的每个二极管上或一个半桥的二个二极管上或对角二极管上直接并接谐振横向反馈电容Co，Co可由电感或一部份自耦电感与一个电容的串联电路或频带电路取代，而二极管可由二极管与电感或一部分自耦电感的串联电路取代；或者在整流电路(1)中每两个相连的二极管之间或输出极的两二极管之间或一个半桥的两二极管之间用有中心抽头的自耦线圈连接，而中心抽头视为它们的原连接点，那么二极管的一端和相近的一个抽头间或二极管相近的两个抽头间接横向反馈电容Co；或者在整流电路(1)的两输出端并串联电容作为横向反馈电容，其串接点接电感的一端，电感的另一端接半桥整流二极管的串接点，而供电交流输入端可接在这个电感的任意一端；或者把横向反馈电容与电感的串联电路并接在整流电路(1)的两对角二极管上，而两供电交流输入端可接在电容电感的串接点上，也可接在两个半桥二极管的交流输入端，由此构成交流电源整流电路与横向反馈相兼容的必须要结构特征。其原理是横向反馈电容在交流电压低于纵向反馈贮能滤波电路205的即使电压时，立即有谐振电压出现，这个电压与交流电源电压相加正好大于205即使电压，因此交流电源电流继续呈现。
一种变流装置可实施为开关电源，也可为通讯电源，因通讯电源是开关电源实用之一。这时上述谐振电路(3)中的负载电路由输出变压器组成，将其次级整流滤波输送到负载和取样电路，将取样比较放大输出信号控制调整电路的调整元件，而调整电路的输入元件是导角控制线圈。
一种变流装置可实施为电子镇流，这时谐振电路(3)的负载电路为灯管及其附属电路，软启动控制线圈接已有技术控制电路，或者与开并电源一样接入一个取样控制回路，这时的取样为输出电流取样，可制成电子恒流器。
应用于荧光灯镇流时，灯管灯丝两极可并接一个延时开关电容，延时开关电容可由延时电子开关与一个电容串联，这样可减少灯管工作后灯丝的损伤。
一种变流装置仅负载电路不同和控制方式不同，控制采样信号不同就可构成多种应用如高频电焊机、高频感应加热、电视机、收录机等电子电器设备电源、UPS电源、标准交流稳压电源、电机调速、功率因数补偿，电力有源滤波等等半导体变流装置或电力电子装置。
权利要求1.一种变流装置主要由整流电路(1)、贮能复合滤波电路(2)、变流开关电路(4)、负载谐振电路(3)、驱动控制电路(5)、启动电路(6)组成，其特征在于a、在一个三芯柱磁芯的甲磁路芯上绕线圈N1和乙磁路芯上绕线圈N2，把N1与N2串联迭加，将这个迭加初级线圈直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上，或串入谐振变流的主振荡电路回路或负载电流回路上或反射负载电流回路中，若是串入在这些回路的半周电流段，须绕另一组迭加初级线圈串入另半周电流段，且在三芯柱磁芯的公共磁路芯上绕次级线圈以对半导体变流开关元件驱动，且必须在甲磁路芯上绕控制线圈nr，作为变流装置的软启动控制对象或变流开关导电角调整对象或用于电子镇流的预热启辉控制对象，由此构成一个至少是驱动和控制相兼容的变压器的初次级可颠倒使用；b、在整流电路(1)的输出端对纵向反馈贮能滤波电路205或公知滤波电路的充电回路中，串有一个或二个由一个电感与一个二极管的串联电路再与一个电容相并接的电路，或者串有一个或二个由一个二极管与一个电感电容串联电路或频带网络或一个电容并联的电路，或者串有一个或二个由一个电感与一个电容的串联电路和一个电感与一个二极管的串联电路相并联的电路，构成横向反馈电路201、202的特征；c、在变流开关电路(4)的两直流供电端，接纵向反馈贮能滤波电路205的两直流充放电端，而电路205的反馈输入端为P点接在负载谐振电路(3)的谐振元件之间的串接点上或变流电路的反馈线圈的一端，构成纵向反馈贮能滤波电路的外连接必要特征；d、纵向反馈贮能滤波电路205中有四个二极管按正负顺序依次串联；e、在纵向反馈贮能滤波电路205中依次串联的四个二极管中，每三个二极管间接有贮能滤波电容；f、在依次串联的四个二极管的中点即第二个与第三个二极管的连接点为中点接一个电容到P点作为反馈输入端，也可直接把中点作为反馈输入端；g、在依次串联的四个二极管的中间两二极管分别并接电容，以进一步提高波峰比。
2.如权利要求1所述的变流装置，其特征在于在一个磁芯上绕初级圈和次级线圈，把初级线圈可直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上，或串入谐振变流或方波变流的主振荡电流回路或负载电流回路或反射负载电流回路中，若是串入在这些回路的半周电流段，须绕另一组初级线圈串入另半周电流段，而次级至少串有控制电路的调整元件或调整电路特征接入到另一个变压器的初级，另一个变压器的次级对变流开关元件驱动，这样构成一种变形的驱动控制变压器特征。
3.如权利要求1所述的变流装置，其特征在于在负载输出变压器或谐振电感上绕一组线圈，把这个线圈接入一个变压器初级回路，且在这个回路中串有控制电路的调整元件或调整电路，在这个变压器上绕次级输出对变流开关元件的驱动信号，构成一种驱动变压器变形特征。
4.如权利要求1所述的变流装置，其特征在于在两个磁芯上分别绕初级和次级线圈和控制线圈，然后把两初级串联直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上，或串入谐振变流或方波变流 的主振荡电流回路或负载电流回路或反射负载电流回路中，若是串入这些回路的半周电流段，须绕另一组串联初级串入到另半周电流段，而把两次级串联迭加输出驱动信号，由此构成驱动控制变压器变形特征。
5.如权利要求1所述的变流装置，其特征在于在一个三芯柱磁芯的甲磁路芯上绕初级线圈可直接或串一个分压器并接在负载输出变压器或谐振电感上的一组线圈上，或串入谐振变流或方波变流的主振荡电流回路或负载电流回路或反射负载电流回路中，若是串入这些回路的半周电流段，须绕另一组初级串入另半周电流段，且在三芯柱磁芯的乙磁路芯上绕次级对变流开关元件驱动，而在三芯柱磁芯的公共磁路芯上绕控制线圈，作为软启动或变流开关元件导电角或频率调整或电子镇流的预热启辉控制对象，由此构成驱动控制变压器变形特征。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于而把谐振横向反馈电容并接在整流电路(1)中的整流二极管上，且把谐振电容203、204去掉，在负载谐振电路(3)与纵向反馈贮能滤波电路205的反馈输入端的连接点P串一个主谐振电容Cr，接在整流电路(1)的一个交流输入端或两交流输入端之间的两串联电容的串接点构成一种整流贮能复合滤波电路的主要特征。
7.如权利在求1或6所述的变流装置，其特征在于横向反馈电容与整流二极管的连结，是在整流电路(1)的每个二极管上或一个半桥的二个二极管上或对角二极管上直接并接谐振横向反馈电容Co，而二极管可由二极管与电感或一部份自耦电感的串联电路取代；或者在整流电路(1)的两输出端并两串联电容作为两横向反馈电容，其串接点接电感的一端，电感的另一端接半桥整流二极管的串接点。
专利摘要一种变流装置，属半导体变流技术，主要由整流电路(1)、贮能复合滤波电路(2)、变流开关电路(4)、负载谐振电路(3)、驱动控制电路(5)、启动电路(6)组成，主要可应用于开关电源和荧光灯和气体放电灯电子镇流。
文档编号H02M5/42GK2265626SQ9521473
公开日1997年10月22日 申请日期1996年7月11日 优先权日1996年7月11日
发明者许天昀 申请人:许天昀