一种高频升压电源的功率输出电路的制作方法_2

文档序号:9352507阅读:来源:国知局
lO选用功率MOS场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管。所述直流供电线路为220V交流电经桥式整流后变为直流电的电路或蓄电池供电的线路。
[0008]本发明的工作原理是:当振荡频率的前半周开关信号从隔离变压器Tl的初级线圈LI同名端输入时,隔离变压器Tl的第一次级线圈L2便产生开关信号输入到第一放大三极管VTl的基极,使第一放大三极管VTl导通,第二放大三极管VT2截止,第一驱动电源通过第二负载电阻R5输入到第一驱动三极管VT3的基极和第二驱动三极管VT4的基极,使第一驱动三极管VT3导通及第二驱动三极管VT4截止,第一驱动三极管VT3与第二驱动三极管VT4的连接中点便输出开关信号到第一功率开关管VT5的栅极,使第一功率开关管VT5导通,与此同时,由于隔离变压器Tl的第二次级线圈L3同名端接地,使第三放大三极管VT6呈反向偏置而截止,使得第四放大三极管VT7和第四驱动三极管VT9导通及第三驱动三极管VT8截止,使第三驱动三极管VT8与第四驱动三极管VT9的连接中点接近零电位,从而使第二功率开关管VTlO截止,这时,第一功率开关管VT5导通及第二功率开关管VTlO截止,第一分压电容器Cl的正极通过第一功率开关管VT5、阻抗电容器C5和升压变压器T2的低压线圈WL对第二分压电容器C2进行充电;当振荡频率的前半周开关信号停止而振荡频率的后半周开关信号未至时,既为死区时间,第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO同时截止,升压变压器T2的低压线圈WL无电流通过;当振荡频率的后半周开关信号从隔离变压器Tl的初级线圈LI异名端输入时,隔离变压器Tl的第二次级线圈L3便产生开关信号输入到第三放大三极管VT6的基极,使第三放大三极管VT6导通,第四放大三极管VT7截止,第二驱动电源通过第四负载电阻R9输入到第三驱动三极管VT8的基极和第四驱动三极管VT9的基极,使第三驱动三极管VT8导通及第四驱动三极管VT9截止,第三驱动三极管VT8与第四驱动三极管VT9的连接中点便输出开关信号到第二功率开关管VTlO的栅极,使第二功率开关管VTlO导通,与此同时,由于隔离变压器Tl的第一次级线圈L2的异名端接悬浮地端,使第一放大三极管VTl呈反向偏置而截止,使得第二放大三极管VT2和第二驱动三极管VT4导通及第一驱动三极管VT3截止,使第一驱动三极管VT3与第二驱动三极管VT4的连接中点接近零电位,从而使第一功率开关管VT5截止,这时,第二功率开关管VTlO已同时导通,第二分压电容器C2通过升压变压器T2的低压线圈WL、阻抗电容器C5、第一功率开关管VT5和取样电阻R13对地线进行放电,同时,直流供电线路I对第一分压电容器Cl进行充电;当振荡频率的后半周开关信号停止而振荡频率的下一个前半周开关信号未至时,既为死区时间,第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO同时截止,升压变压器T2的低压线圈WL无电流通过;在下一个振荡频率的前半周开关信号又从隔离变压器Tl的初级线圈LI同名端输入时,功率输出电路又重复上述情况,如此周而复始,第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO按振荡频率交替导通,使得升压变压器的初级低压线圈中流过高频交变电流,次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压,次级高压线圈产生的电压与线圈的变压比及初级线圈的端电压、开关信号的占空比有关。
[0009]上述的发明中,升压变压器的低压线圈既为初级线圈,本发明采用在升压变压器的低压线圈回路中串联阻抗电容器C5的措施,可以在不改变升压变压器线圈变压比的情况下,来提升输出电压和输出功率,从而使高频升压电源的效率得到提高。一般情况下,在升压变压器的初级线圈回路中没有阻抗电容器C5,如本发明的电路在升压变压器的初级线圈回路中没有阻抗电容器C5,工作时,升压变压器初级线圈的端电压UL=l/2 Vin,升压变压器次级线圈的输出电压等于IZ^VinXNyN1XTcinZt,式中,Vin为直流供电电压,^^/^为升压变压器线圈的变压比,ΤΜ/Τ为开关信号的占空比;当本发明的升压变压器初级线圈回路中串联有阻抗电容器C5,因升压变压器初级线圈的直流电阻极小,其电阻性的阻抗可以忽略不计,工作时,阻抗电容器C5的容抗与升压变压器初级线圈的感抗组成复合阻抗,因此在本发明中,阻抗电容器C5上的电压与升压变压器初级线圈上的电压合计为1/2直流供电电压,由于升压变压器初级线圈上的电压超前90°及阻抗电容器C5上的电压滞后90°,因此,升压变压器初级线圈的端电压UL=l/2 Vin+Uc,升压变压器次级线圈的输出电压等于(IAV1JlUxrVN1 X TOT/T,式中,U。为阻抗电容器C5上的端电压,其值可接近1/2 Vin,通过选用合适容量的阻抗电容器C5,使得在不改变升压变压器线圈变压比的情况下,获得近双倍电压的高压电源,使高频升压电源的效率得到提高。
[0010]上述的发明在电集尘器装置和等离子体引弧的升压电源中应用,所述升压电源为高频开关电源,所述的高频工作频率为ΙΟ-ΙΟΟΚΗζ,高频开关电源具有高效率和小型化的特点。高频升压电源主要由电源输入电路、控制电路和功率输出电路组成,其中,控制电路由振荡门产生矩形脉冲波开关信号,为了获取使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO交替导通的开关信号,在控制电路中,利用反相门与第一输出门构成的二级电路来获取振荡周期的前半周信号,用来驱动第一功率开关管VT5,利用第二输出门的一级电路来获取振荡周期的后半周信号,用来驱动第二功率开关管VT10,第一输出门和第二输出门交替输出开关信号,从而使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO交替导通,使得升压变压器的初级低压线圈中流过交变电流,次级高压线圈便感应产生数万至数十万伏的高电压。为了避免第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO共态导通而造成损坏,控制电路中具有死区控制时间电路,所述死区控制时间略大于功率开关管的存储时间。为了避免功率开关管过流损坏,当流过功率开关管的电流达到给定值时,取样电压反馈到控制电路中,使振荡门停止振荡并使第一输出门和第二输出门停止输出开关信号,使第一功率开关管VT5和第二功率开关管VTlO截止,实现逐周过流保护。控制电路采用门电路为主控元件,门电路为数字化的集成电路,非常适合矩形脉冲波的形成和控制,其产生的开关信号用来驱动功率开关管也非常匹配,CMOS数字集成电路还是一种微功耗元件,具有电源电压工作范围宽、抗干扰能力强、输入阻抗高、电路接口简单、工作可靠和使用寿命长的特点,因此,使得高频升压电源具有结构简单、工作可靠、效率高和工作稳定的特点。
[0011]本发明的有益效果是:提供一种高频升压电源的功率输出电路,在升压变压器的低压线圈回路中串联阻抗电容器,在不改变升压变压器线圈变压比的情况下,提升输出电压和输出功率,从而使高频升压电源的效率得到提高。
【附图说明】
[0012]附图1是本发明的一种高频升压电源的功率输出电路图。
[0013]图中:R1.第一降压电阻,R2.第二降压电阻,R3.第一偏置电阻,R4.第一负载电阻,R5.第二负载电阻,R6.第一限流电阻,R7.第二偏置电阻,R8.第三负载电阻,R9.第四负载电阻,R10.第二限流电阻,Rll.第一驱动电阻,R12.第二驱动电阻,R13.取样电阻,Cl.第一分压电容器,C2.第二分压电容器,C3.第一滤波电容器,C4.第二滤波电容器,C5.阻抗电容器,VDl.第一稳压二极管,VD2.第二稳压二极管,VD3.第一钳位二极管,VD4.第二钳位二极管,VD5.第三钳位二极管,VD6.第四钳位二极管,VD7?9.傍路二极管,VTl.第一放大三极管,VT2.第二放大三极管,VT3.第一驱动三极管,VT4.第二驱动三极管,VT5.第一功率开关管,VT6.第三放大三极管,VT7.第四放大三极管,VT8.第三驱动三极管,VT9.第四驱动三极管,VT10.第二功率开关管,Tl.隔离变压器,L1.初级线圈,L2.第一次级线圈,L3.第二次级线圈,T2.升压变压器,WL.低压线圈,WH.高压线圈,1.直流供电线路,2.第
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