[發明專利]一種模塊化高壓供電電路

在審

• 申請號: 201410345773.3
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104158400A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 蔡鵬;王小峰;徐宏
• 申請（專利權）人: 江蘇博緯新能源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/24
• 分類號: H02M3/24;H02M3/335;H02M3/155
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 朱慶華

技術領域

本發明涉及檢測技術、信號處理與電氣控制領域，特別涉及一種基于單片機系統電路的智能機械手控制系統。?

背景技術

高壓電源是微波功率模塊(MPM)所必須的供電裝置，MPM的核心單元是行波管放大器，其陰極，柵極、收集極均需要高壓供電，且為了提高效率，其收集極常常又采用多級降壓收集極技術，需要多組高壓電源，因此整個行波管的供電需要多路高壓電源供電。MPM具有寬帶、高效、低噪、小體積、輕重量等優點而逐漸成為雷達、衛星通信星載系統、激光器、醫用X射線等領域的標準化通用放大器，其供電電源技術難點也相應地主要集中在高功率密度化、高效率化、高可靠性、易于模塊化等幾個方面，因此選擇合適的供電電路，是保證MPM?性能的前提。目前MPM供電電路大多采用移相全橋、諧振半橋/全橋、多諧振等電路方式，工作在高頻PWM模式或高頻諧振模式，前端由直流電源或經過整流后的交流電源作為輸入，經高頻變流后，通過高頻隔離變壓器在副邊整流形成多組高壓電源，其系統典型結構如圖1所示。?

移相全橋由于采用零電壓開關（ZVS）方式，可以實現較大的功率等級和較高的轉換效率，但存在一些明顯的缺陷，例如輸入電壓不能太低，變化范圍不能太寬，輸出需要濾波電感，輕載時難以實現ZVS等，加之由于變壓器升壓變比高、匝數多而呈現較大的寄生參數，尤其是漏感會在高頻開關工作中引起電壓尖峰而威脅器件安全，因此導致此種電路很難實現更高等級的電壓輸出和更高的轉換效率。?

諧振半橋/全橋電路一般有串聯諧振、并聯諧振兩種模式，由于利用寄生電感電容參與工作而避免了寄生參數對電路安全性的影響，同時由于可以實現功率開關管的零電壓開關（ZVS）或零電流開關（ZCS），提高了轉換效率，降低了EMI噪聲，提高了開關頻率，實現了高效率高功率密度,?但同樣存在低壓輸入場合時因隔離變壓器升壓變比較大導致在兼顧高絕緣要求時變壓器設計困難，尤其在輸入電壓變化范圍較寬和負載變化較大時系統閉環穩定性設計非常困難，輕載尤其是空載時難以實現輸出電壓的穩定。?

多諧振電路是一種結合了串并聯諧振優點的電路，但這種電路由于諧振元件的增加，工作模態中呈現多個諧振過程，使得電路參數的設計和優化都變得十分復雜和繁瑣，同時它也不能解決在輸入電壓變化范圍較寬和負載變化較大時系統閉環穩定性設計困難，輕載時輸出電壓的穩定等問題。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠低壓寬范圍輸入、高壓搞隔離多路輸出、輸出電壓穩定效率搞得高壓供電電路。?

為解決上述技術問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的：本發明提供了一種模塊化高壓供電電路，其特征在于，包括：升壓電路，用于將輸入的低壓寬范圍直流電壓升壓為相對電壓較高的直流電壓輸出；諧振升壓隔離電路，連接所述升壓電路，用于將升壓電路輸出的直流電壓轉化為諧振交流電并通過變壓隔離后輸出；倍壓整流電路，連接所述諧振升壓電路，用于將諧振升壓隔離電路諧振變化后輸出的交流電整流為直流電并進行倍壓升壓。控制電路，對所述升壓電路進行電壓閉環控制、對所述諧振升壓隔離電路進行定頻開環控制。?

優選的，所述升壓電路包功率電感L1、功率開關Q1、功率二極管D1、輸出電容C1，所述升壓電路為Boost升壓電路。?

優選的，所述升壓電路還包括對功率開關Q1進行采樣提供閉環控制信號和輸入過流保信號的電流采樣單元CT1。?

優選的，所述隔離電路包括橋式逆變電路、諧振電路、高頻升壓變壓器T1和諧振電流采樣單元CT2。?

優選的，所述橋式逆變電路由功率開關單元Q2-Q5構成，其輸入端電連接所述升壓電路的輸出端，所述逆變電路的兩個橋臂中點為輸出端，所述輸出端電連接諧振回路，所述諧振電路路包括串聯的功率電感L2和電容C2，所述諧振電路與所述高頻升壓變壓器T1的原邊組成諧振回路，所述高頻升壓變壓器的副邊繞組連接倍壓整流電路。?

優選的，所述隔離電路還包括諧振電流采樣單元CT2。?

優選的，所述倍壓整流電路包括與n個橋式整流電路和一個電壓采樣單元，所述橋式整流電路有兩個二極管和兩個電容組成，所述n個橋式整流電路逐級串聯，其中n對應高頻升壓變壓器的副邊繞組個數。?

優選的，所述控制電路包括控制及保護單元、隔離輔助電源以及隔離驅動單元。?

本發明的MPM行波管放大器高壓供電電路，該電路采用前級寬范圍輸入升壓、中間級恒頻諧振隔離、付邊多路倍壓整流多路串聯的方案，在集成了諧振變換器優點的同時，還可以達到以下的有益效果：?