[發明專利]節能型晶體生長高頻電源裝置

無效

• 申請號: 201110151620.1
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102820791A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 徐永亮;汪海波;石勇;馮廣義;趙永群
• 申請（專利權）人: 浙江昀豐新能源科技有限公司;西安愛科電子有限責任公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M3/335;H02M5/10;H02P13/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 陳小霞

技術領域

本發明涉及一種AC-DC高頻電源裝置，特別是一種節能型晶體生長高頻電源裝置。

背景技術

目前，單/多晶硅、藍寶石等新型材料的制備通常采用直拉法在晶體爐中拉晶生長成型，其制備過程分為高溫化料和等徑拉晶兩個階段，這兩個階段都需要用一臺大功率直流電源來為晶體爐加熱，因此，電源效率的高低就成為晶體制備過程是否節能的關鍵。

現有用于晶體爐加熱的直流電源主要分為兩類，一類是可控硅整流電源，如中國專利200910059542，一類是高頻電源，可控硅整流電源采用可控硅對工頻整流的方式提供直流電，而高頻電源則采用高頻逆變方式將工頻逆變成高頻，再將高頻整流和濾波變成直流而為負載供電，其中它通過負反饋控制環路控制輸出相應占空比的脈寬調制信號，從而控制輸入端傳遞到輸出端的能量，保證輸出電壓始終跟隨設置值而保持不變。高頻電源與可控硅整流電源相比具有以下幾個特點：1)高頻變壓器體積小，耗銅耗鐵量小，成本低廉，符合綠色環保主潮流；2)效率比可控硅電源略高；3)輸出波形質量好，有利于延長加熱器壽命；4)功率因數高，無需無功補償裝置。因此，高頻電源取代可控硅整流電源是必然趨勢。

普通的高頻電源常以額定輸出電壓滿載荷的工作效率作為電源效率指標。但就晶體生長而言，需要電源滿載負荷工作的高溫化料時間只為4-5個小時，而需要電源半載負荷工作的等徑拉晶時間卻長達20-25個小時，因此，只衡量電源的滿載效率顯然是不夠的，其半載負荷的工作效率也很重要的，但目前用于晶體爐加熱的高頻電源其滿載荷的效率都能達到95％，而半載荷的效率只有80％左右，難以滿足低碳節能的需要。

發明內容

本發明的目的是針對普通高頻電源在半載荷工況效率低下的問題，提供一種節能型晶體生長高頻電源裝置，使其在半載荷工況下同樣具有較高的工作效率，從而到達節能之目的。

根據高頻電源在晶體生長二個階段工作狀態的實驗觀察，在高溫化料階段，它為全電壓滿載荷輸出，并工作在大占空比逆變的條體下；而在等徑拉晶階段，電源為半電壓半載荷輸出，常工作在小占空比逆變的條件下。現有的理論和實驗都證明：高頻電源工作在大占空比條件下時的工作效率比小占空比工作效率高。因此，提高半電壓輸出時的占空比是改善半載荷工作效率的有效途徑。

為實現上述目的，本發明具體技術方案如下：

它具有一個由三相整流橋、輸入端LC濾波器、高頻逆變橋、高頻變壓器、高頻整流器和輸出端LC濾波器連接構成的主變換電路，它還具有一個反饋控制電路，該反饋控制電路包括一個電壓誤差運算電路和電流誤差運算電路及占空比控制芯片，其改進之處是：所述的高頻變壓器是一個通過在其原邊或副邊繞組中增加中心抽頭和變比變換開關而形成的一個可變變比高頻變壓器，在所述高頻變壓器中還增設占空比采集繞組，所述的占空比采集繞組與一個占空比檢測電路的輸入端相接，該占空比檢測電路的輸出端和一個占空比給定端一起接入一個占空比判定電路的輸入端，所述占空比判定電路的輸出端通過一個邏輯控制電路與所述變比變換開關的控制端相接。

本發明進一步改進的技術方案如下：

所述的占空比檢測電路由整流橋、整形電路、D觸發器和一個積分電路連接構成。

在所述的占空比檢測電路和占空比判定電路之間設有一個濾波電路，所述占空比檢測電路輸出的檢測信號u_d通過該濾波電路的濾波后送入所述的占空比判定電路。

通過上述技術方案可以看出，本發明將高頻變壓器改變成一個變比可變的高頻變壓器，并增加了占空比檢測和比較判定電路。當電源工作在半載荷工況時，如果占空比檢測電路測得占空比小于50％，則電源裝置立即改變高頻變壓器的變比，并通過反饋控制電路的自動調節，使占空比重新達到50％以上。經檢測，本發明在半載荷工況的工作效率提高到93％，達到了節能的目的。

附圖說明

圖1是本發明的原理方框圖。

圖2是實施例1的主變換電路原理圖。

圖3是實施例1的反饋控制電路原理圖。

圖4是實施例1的占空比檢測電路原理圖。

圖5是實施例1的濾波電路、占空比判定電路和邏輯控制電路的原理圖。

圖6是實施例2的主變換電路原理圖。

圖7是實施例2的濾波電路、占空比判定電路和部分邏輯控制電路的原理圖。

圖8是實施例2的變比變換開關邏輯控制電路原理圖之一。

圖9是實施例2的變比變換開關邏輯控制電路原理圖之二。

具體實施方式