[發(fā)明專(zhuān)利]一種模塊化高壓供電電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410345773.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104158400A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡鵬;王小峰;徐宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇博緯新能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/24
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/24;H02M3/335;H02M3/155
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 朱慶華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)處理與電氣控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于單片機(jī)系統(tǒng)電路的智能機(jī)械手控制系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

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(jí)降壓收集極技術(shù)，需要多組高壓電源，因此整個(gè)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(yōu)點(diǎn)而逐漸成為雷達(dá)、衛(wèi)星通信星載系統(tǒng)、激光器、醫(yī)用X射線等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化通用放大器，其供電電源技術(shù)難點(diǎn)也相應(yīng)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(gè)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(jīng)過(guò)整流后的交流電源作為輸入，經(jīng)高頻變流后，通過(guò)高頻隔離變壓器在副邊整流形成多組高壓電源，其系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。?

移相全橋由于采用零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）方式，可以實(shí)現(xiàn)較大的功率等級(jí)和較高的轉(zhuǎn)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(shí)難以實(shí)現(xiàn)ZVS等，加之由于變壓器升壓變比高、匝數(shù)多而呈現(xiàn)較大的寄生參數(shù)，尤其是漏感會(huì)在高頻開(kāi)關(guān)工作中引起電壓尖峰而威脅器件安全，因此導(dǎo)致此種電路很難實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)的電壓輸出和更高的轉(zhuǎn)換效率。?

諧振半橋/全橋電路一般有串聯(lián)諧振、并聯(lián)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(shù)對(duì)電路安全性的影響，同時(shí)由于可以實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）或零電流開(kāi)關(guān)（ZCS），提高了轉(zhuǎn)換效率，降低了EMI噪聲，提高了開(kāi)關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)了高效率高功率密度,?但同樣存在低壓輸入場(chǎng)合時(shí)因隔離變壓器升壓變比較大導(dǎo)致在兼顧高絕緣要求時(shí)變壓器設(shè)計(jì)困難，尤其在輸入電壓變化范圍較寬和負(fù)載變化較大時(shí)系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)非常困難，輕載尤其是空載時(shí)難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。?

多諧振電路是一種結(jié)合了串并聯(lián)諧振優(yōu)點(diǎn)的電路，但這種電路由于諧振元件的增加，工作模態(tài)中呈現(xiàn)多個(gè)諧振過(guò)程，使得電路參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化都變得十分復(fù)雜和繁瑣，同時(shí)它也不能解決在輸入電壓變化范圍較寬和負(fù)載變化較大時(shí)系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)困難，輕載時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定等問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)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(wěn)定效率搞得高壓供電電路。?

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)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(duì)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(zhuǎn)化為諧振交流電并通過(guò)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(jìn)行倍壓升壓。控制電路，對(duì)所述升壓電路進(jìn)行電壓閉環(huán)控制、對(duì)所述諧振升壓隔離電路進(jìn)行定頻開(kāi)環(huán)控制。?

優(yōu)選的，所述升壓電路包功率電感L1、功率開(kāi)關(guān)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(yōu)選的，所述升壓電路還包括對(duì)功率開(kāi)關(guān)Q1進(jìn)行采樣提供閉環(huán)控制信號(hào)和輸入過(guò)流保信號(hào)的電流采樣單元CT1。?

優(yōu)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(yōu)選的，所述橋式逆變電路由功率開(kāi)關(guān)單元Q2-Q5構(gòu)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(gè)橋臂中點(diǎn)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(lián)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(yōu)選的，所述隔離電路還包括諧振電流采樣單元CT2。?

優(yōu)選的，所述倍壓整流電路包括與n個(gè)橋式整流電路和一個(gè)電壓采樣單元，所述橋式整流電路有兩個(gè)二極管和兩個(gè)電容組成，所述n個(gè)橋式整流電路逐級(jí)串聯(lián)，其中n對(duì)應(yīng)高頻升壓變壓器的副邊繞組個(gè)數(shù)。?

優(yōu)選的，所述控制電路包括控制及保護(hù)單元、隔離輔助電源以及隔離驅(qū)動(dòng)單元。?

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