[實用新型]開關功率放大器功率輸出模塊

有效

• 申請號: 200720131233.0
• 申請日: 2007-12-05
• 公開（公告）號: CN201127017Y
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 武元楨;徐付新
• 申請（專利權）人: 蘇州試驗儀器總廠
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217;G01M7/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 馬明渡

技術領域

本實用新型屬于力學環境試驗設備中的電動振動臺技術領域，具體涉及電動振動臺的一種開關功率放大器。這種開關功率放大器以一種新的功率輸出模塊化設計為單元，通過并聯組合的方式來滿足輸出功率的要求，具有結構簡單，體積小，冷卻效果好，組合方便，使用靈活等特點。

背景技術

電動振動臺是一種振動力學環境模擬試驗設備，在國防、航天、航空、通訊、電子、汽車、家電等行業中得到廣泛使用，其中，功率放大器是電動振動臺的核心，其設計的優劣直接影響電動振動臺的性能和功能。

功率放大器的作用是將信號源提供的信號不失真的放大到足夠的電壓和電流輸入到動圈，與勵磁線圈提供的恒定磁場相互作用產生振動。如今的電動振動臺，尤其是大推力電動振動臺已摒棄了低效率的線性功率放大器，而采用高效率的開關式功率放大器進行工作。開關功率放大器一般由驅動電路、開關功率放大電路、保護電路、電源濾波電路、濾波還原電路、噪音抑制電路、信號輸入/出接口、功率輸入/出接口以及散熱冷卻裝置組合而成，其中，驅動電路的作用是對信號源提供的交流信號進行電平匹配和功率放大；開關功率放大電路是采用脈沖寬度調制(PWM)方式對輸入波形調制，然后由MOS管作為功率輸出元件組成的橋式電路輸出大功率的數字輸出信號；濾波還原電路的作用是將大功率的數字輸出信號還原成模擬信號，并通過功率輸入/出接口輸出到動圈。由于振動試驗中，開關功率放大器需要提供足夠大的電壓和電流(可達4000A以上)輸出，而且橋式電路中的功率管開關頻率高，使得需要的功率器件數量多，濾波線路體積以及重量都大幅增加，散熱問題突出。以往開關功率放大器也采用模塊化設計，通過并聯組合的方式來滿足輸出功率的要求，但存在的缺點是：結構設計和布局不合理，體積大，散熱效果差，嚴重影響了功率放大器的實際使用效果。因此如何改進現有模塊的結構設計，縮小體積，提高散熱效果，便成為本實用新型著重研究的問題。

發明內容

本實用新型提供一種新的開關功率放大器功率輸出模塊，其目的是要解決現有功率輸出模塊由于結構設計和布局不合理所帶來的體積大以及散熱效果差等問題。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種開關功率放大器功率輸出模塊，包括機箱、開關功率放大電路、濾波還原電路以及散熱冷卻裝置，其中，開關功率放大電路主要由四組MOS功率開關管連接成橋式功率輸出電路，每組MOS功率開關管并聯作為橋式功率輸出電路的一個橋臂，共計四個橋臂，其創新在于：

(1)、橋式功率輸出電路中的兩個橋臂共用一塊電路板，其中，兩個橋臂的MOS功率開關管分別沿該電路板的兩側邊緣間隔排列，以此構成第一電路板，另兩個橋臂共用另一塊電路板，其中，這兩個橋臂的MOS功率開關管分別沿該電路板的兩側邊緣間隔排列，以此構成第二電路板；

(2)、散熱冷卻裝置由兩塊板翅式散熱器和兩個風扇組成，其中，每塊板翅式散熱器由基板和散熱翅片組成，散熱翅片位于基板的一側，基板的另一側作為導熱面；

(3)、兩塊板翅式散熱器以散熱翅片面對面形式相距平行布置構成散熱器對，第一電路板和第二電路板分別從散熱器對的兩側貼靠定位，其中，四個橋臂的MOS功率開關管散熱面在散熱器對的四個角部緊貼導熱面；第一電路板、第二電路板和兩塊板翅式散熱器圍成的空間作為散熱風道，以此作為功率輸出組件；

(4)、機箱內設有安裝槽道，功率輸出組件和濾波還原電路在該槽道內的長度方向上前、后固定設置，其中，功率輸出組件的散熱風道與槽道的方向一致，兩個風扇一前一后分別設置在槽道兩端部位，以此構成強制風冷結構。

上述技術方案中的有關內容解釋如下：

1、上述方案中，所述開關功率放大電路和濾波還原電路的結構均為現有技術。由于本方案的發明點不在于這些電路本身的結構設計，所以這里不作詳細介紹。

2、上述方案中，為了提高散熱效果，所述功率輸出組件設在槽道前部，濾波還原電路設在槽道后部，槽道前部的風扇設在功率輸出組件的散熱風道入口處。

3、上述方案中，所述功率輸出組件中的兩塊板翅式散熱器上下對稱設置或左右對稱設置，對應的第一電路板和第二電路板左右對稱設置或上下對稱設置。

4、上述方案中，所述第一電路板和第二電路板上還可以分別設有保護電路、驅動電路和電源濾波電路。具體保護電路、驅動電路和電源濾波電路均為現有技術。由于本方案的發明點不在于這些電路本身的結構設計，所以這里不作詳細介紹。