專利名稱：一種全波諧振式驅(qū)動電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于驅(qū)動電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸出頻率為15KHZ—30KHZ變頻率、變功率的全波諧振式驅(qū)動電源電路，主要應(yīng)用于電 磁加熱和超聲波加工設(shè)備。
技術(shù)背景現(xiàn)有用于電磁加熱的電源主要由開關(guān)電源電路、IGBT驅(qū)動電路、IGBT半 橋逆變或單管逆變電路、脈寬調(diào)制電路、檢測保護電路和電磁線圈組成，其中， 由開關(guān)電源電路、IGBT驅(qū)動電路、IGBT半橋逆變或單管逆變電路、脈寬調(diào)制 電路、檢測保護電路構(gòu)成驅(qū)動電源電路，與電磁線圈組成電源整體，其不足之 處一是由于未采用全波逆變電路，存在IGBT承受耐壓高和功率輸出低的問題， 加熱時效率不高、升溫不快、節(jié)電效果不顯著；二是不能直接應(yīng)用于超聲波加 工的電源，而現(xiàn)有超聲波加工的電源功率低，存在裝置體積大，易損壞的問題。 另外，由于現(xiàn)有驅(qū)動電源電路中未采用輸出電源切斷電路，因而存在不能將整 個輸出電源電路切斷的問題。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種使功率輸出增加一 倍，每個IGBT承受耐壓降低一半，熱效率高、升溫快、節(jié)電效果顯著，并可 應(yīng)用于超聲波加工電源，裝置體積小，保護功能完善，運行穩(wěn)定可靠的全波諧 振式驅(qū)動電源電路。本實用新型的技術(shù)解決方案是 一種全波諧振式驅(qū)動電源電路，它包含有 開關(guān)電源電路、IGBT驅(qū)動電路、IGBT逆變電路、脈寬調(diào)制電路、檢測保護電 路，其特征在于所述的IGBT逆變電路為IGBT全橋逆變電路；檢測保護電 路中包含有輸出電源切斷電路。本實用新型技術(shù)解決方案中所述的脈寬調(diào)制電路可以是由脈寬調(diào)制集成 塊，調(diào)整電位器，模擬量輸入信號電壓跟隨器電路構(gòu)成。本實用新型技術(shù)解決方案中所述的檢測保護電路可以是由五組由比較器 構(gòu)成的檢測電路和輸出電源切斷電路組成。該五組檢測電路分別為過壓檢測
電路、過流檢測電路、漏電檢測電路、IGBT過溫檢測電路、負載過溫檢測電 路構(gòu)成。輸出電源切斷電路由開關(guān)管及繼電器構(gòu)成。本實用新型由開關(guān)電源電路、IGBT驅(qū)動電路、IGBT全橋逆變電路、脈寬 調(diào)制電路、含輸出電源切斷電路的檢測保護電路組成，構(gòu)成全波諧振式驅(qū)動電 源電路，既可用于電磁加熱電源，又可用于超聲波加工電源。由于在電路中采 用IGBT全橋逆變電路，使功率輸出增加一倍，每個IGBT承受耐壓降低一半。 用于加熱時，有加熱效率高、升溫快、節(jié)電效果顯著等優(yōu)點。用于超聲波加工 時原加工電源使用電子管，裝置體積大，易損壞。本裝置體積小，保護功能 完善，運行穩(wěn)定可靠。由于在電路中采用輸出電源切斷電路，因而可將整個電 源電路切斷，能夠充分保護整個電源電路。本實用新型主要用于電磁加熱和超 聲波加工電源。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖1中檢測保護電路的電路框圖；圖3是圖1中輸出電源切斷電路的電路圖；圖4是圖1中IGBT驅(qū)動電路的電路圖；圖5是圖1中IGBT全橋逆變電路的電路圖；圖6是圖1中脈寬調(diào)制電路的電路圖；圖7是圖1中開關(guān)電源電路的電路圖；圖8是圖2中故障停止電路的電路圖；圖9是圖2中過壓檢測電路的電路圖；圖10是圖2中的過流檢測電路電路圖；圖11是圖2中漏電檢測電路的電路圖；圖12是圖2中IGBT過溫檢測電路的電路圖；圖13是圖2中負載超溫檢測電路的電路圖。
具體實施方式
本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖中標號如下輸出電源切斷電路1、 IGBT驅(qū)動電路2、 IGBT全橋逆變電路3、脈寬調(diào)制電路4、開關(guān)電源電路5、 檢測保護電路6。檢測保護電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖中標號如下過壓檢測電路7、過流
檢測電路8、漏電檢測電路9、 IGBT過溫檢測電路IO、負載過溫檢測電路ll、 故障停止電路12。輸出電源切斷電路1如圖3所示。輸出電源切斷電路1由切斷電路和整流 電路組成。切斷電路由繼電器Kl、開關(guān)三極管Ql組成。整流電路由整流橋 Dl及相關(guān)元器件組成。A、 B點接工作電源(交流)，正常時檢測保護電路6 輸出高電平到C點，開關(guān)三極管Q1導通，繼電器K1吸合，交流電源通過繼 電器、二極管D1橋式整流，電容C1濾波，輸出直流電壓P、 N。當檢測保護電路6檢測到有過壓、過流、漏電、IGBT過溫、負載過溫任何 一種故障時，檢測保護電路6輸出低電平到C點，開關(guān)三極管Q1截止，繼電 器K1斷開，P、 N兩點無電壓輸出，將整個輸出電源切斷。IGBT驅(qū)動電路如圖4所示，為常規(guī)電路。U1~~U4為快速光電耦合器， VC1^"VC3為開關(guān)電源輸出三路互相隔離電源，供給光電耦合器，光電耦合器 是單電源供電方式，用穩(wěn)壓二極管提供IGBT負偏置電壓使IGBT關(guān)斷。四個 光電耦合器U1—U4直接驅(qū)動四只IGBT工作。信號PWM1、 PWM2由脈寬調(diào)制電路4輸出，信號的頻率、脈沖寬度可調(diào) 節(jié)，由此改變電源的輸出頻率和功率。Gl、 El、 G2、 E2、 G3、 E3、 G4、 E4 分別接全橋逆變電路3中的四只IGBT。IGBT全橋逆變電路如圖5所示。由四個IGBT管T1一T4、二極管D1—D4、 電容C等元件組成IGBT全橋逆變電路。當IGBT管T1、 T4導通時，正電流 經(jīng)T1、負載、C4、 T4,當T2、 T3導通時，負電流經(jīng)T3、負載、C4、 T2。圖 4中P、 N接圖2中P、 N處，A、 B兩點接負載。Gl、 El、 G2、 E2、 G3、 E3、 G4、 E4接IGBT驅(qū)動電路圖3相應(yīng)端子。脈寬調(diào)制電路4如圖6所示。脈寬調(diào)制電路4由電壓跟隨器電路和脈寬調(diào) 制電路組成，電壓跟隨器電路由運算放大器IC1及相關(guān)元件組成，脈寬調(diào)制電 路由脈寬調(diào)制集成塊IC2及相關(guān)元件組成。圖6為脈寬調(diào)制電路，由PLC或 溫度控制器輸出0—10V電壓信號接至插座Jl第2腳，IC1為電壓跟隨器，經(jīng) 過調(diào)整電位器VR1分壓后輸出至脈寬調(diào)制集成塊IC2的IN+，改變此電壓大小 可改變脈寬調(diào)制集成塊IC2的輸出脈沖寬度，此變化改變加熱功率。調(diào)節(jié)調(diào)整 電位器VR2可改變輸出頻率大小。開關(guān)電源電路5如圖7所示，為常規(guī)電路。采用TOP Switch芯片輸出多
路電源，VC1—VC3為相互隔離，電壓為20V的電源，供四個IGBT驅(qū)動?！?12 V 供檢測和控制回路，開關(guān)電源通過檢測12V電壓，自動調(diào)整保證輸出電壓穩(wěn)定。 24V供散熱風扇和繼電器K1。圖中I、 H點接檢測電路6中過壓檢測，通過光電耦合器輸出信號，保證 檢測電路與輸出電源回路隔離。本電源工作電壓范圍寬輸入電壓AC85—265V。檢測保護電路6如圖2所示。共有5路(1)、過壓檢測電路7; (2)、過 流檢電路測8; (3)、漏電檢測電路9; (4)、 IGBT過溫檢測電路10; (5)、負 載超溫檢測電路ll。圖8為故障停止電路，由三個非門構(gòu)成的邏輯轉(zhuǎn)換電路組成。M點為檢測到的故障信號，當有故障信號時① IC9A的1腳為高電平，反相器IC9A取非后，K點輸出為低電平信號。K 點接到圖3的C處，圖3中繼電器關(guān)斷，切斷輸出電源電路。② IC9B的3腳為高電平，反相器IC9B取非后，IC9C的5腳為低電平，取 反后IC9C的6腳為高電平。圖8中的OFF接至圖6中的OFF處，此高電平 信號關(guān)斷圖6中的IC2脈沖輸出，全橋逆變電路3無輸出。過壓檢測電路如圖9所示，為常規(guī)電路。圖9中I、 H接至圖7中I、 H處， 檢測光藕輸出的電壓信號，此信號和比較器IC8A第2腳的設(shè)定電壓比較，當電 源電壓升高，3腳電壓也升高，超過第2腳設(shè)定電壓時，比較器輸出高電平使可 控硅Q2導通，過壓保護指示燈亮。同時IC10B第3腳為低電平，反相后IC10B 輸出高電平，M點也為高電平。M點接至圖8中的M點，使故障停止電路動作。 圖9中D17為限制M點高電平輸出到IC10B。過流檢測電路如圖10所示。圖10中S接至圖5中OUT處，霍爾電流傳感 器檢測直流回路的電流信號，此信號和比較器IC8B第5腳的設(shè)定電壓比較，當 電流升高，5腳電壓也升高，超過第6腳設(shè)定電壓時，比較器輸出高電平使可控 硅Q3導通，過流保護指示燈亮。同時IC10C第5腳為低電平，反相后IC10B輸 出高電平，M點也為高電平。M點接至圖8中的M點，使故障停止電路動作。圖 10中D18為限制M點高電平輸出到IC10。漏電檢測電路如圖11所示。圖11中的CT2為零序電流互感器，圖3中的 主電源A和B穿過CT2，當無漏電現(xiàn)象時，CT2中的電流矢量和為零。當電源 漏電時，流過CT2中的電流失去平衡，CT2檢測到漏電流。此漏電流輸出到IC7 經(jīng)過比較驅(qū)動Q5導通，漏電指示燈亮，同時U9E第11腳為低電平，反相后U9E 輸出高電平，M點也為高電平。M點接至圖8中的M點，使故障停止電路動作。 圖11中D21為限制M點高電平輸出至lj U9E 。IGBT過溫檢測電路如圖12所示。Sl為安裝在IGBT散熱片上的常開型溫 控開關(guān)，當散熱片溫度超過Sl溫度時，Sl導通，可控硅Q6導通，IGBT過溫 指示燈亮，同時非門U9F第13腳為低電平，反相后U9F輸出高電平，M點也為 高電平。M點接至圖8中的M點，使故障停止電路動作。圖12中二極管D22為 限制M點高電平輸出到非門U9F。負載超溫檢測電路如圖13所示，由比較器及其外圍的元器件構(gòu)成。圖13 中NTC為安裝在負載處的測溫元件，當溫度升高時，NTC電阻值降低，當溫度超 過設(shè)定溫度時，比較器U6B第5腳電壓超過第6腳設(shè)定電壓，比較器輸出高電 平，可控硅Q4導通，IGBT過溫指示燈亮，同時非門U9C第5腳為低電平，反 相后U9F輸出高電平，M點也為高電平。M點接至圖8中的M點，使故障停止電 路動作。圖13中D18為限制M點高電平輸出到U9C。全波諧振式驅(qū)動電源由輸出電源切斷電路l、 IGBT驅(qū)動電路2、 IGBT全橋 逆變電路3、脈寬調(diào)制電路4、開關(guān)電源電路5、檢測保護電路6構(gòu)成，交流電 源經(jīng)過輸出電源切斷電路l中的整流電路整流轉(zhuǎn)換為直流電，直流電經(jīng)過IGBT 全橋逆變電路3將直流電轉(zhuǎn)換為頻率和幅度可變的交變電流，此交變電流作用 于負載上使負載發(fā)熱或振動。脈寬調(diào)制電路4產(chǎn)生頻率和占空比可變的方波信 號，輸出至IGBT驅(qū)動電路2上，IGBT驅(qū)動2驅(qū)動IGBT全橋逆變電路3。開 關(guān)電源電路5提供輸出電源切斷電路1、 IGBT驅(qū)動電路2、 IGBT全橋逆變電路 3、脈寬調(diào)制電路4、檢測保護電路6、過壓檢測電路7、過流檢測電路8、漏電 檢測電路9、 IGBT過溫檢測電路IO、負載過溫檢測電路ll所需要的各種電源。 檢測保護電路6檢測到故障時切斷輸出電源電路，保證電源運行可靠。
權(quán)利要求1、一種全波諧振式驅(qū)動電源電路，它包含有開關(guān)電源電路(5)、IGBT驅(qū)動電路(2)、IGBT逆變電路、脈寬調(diào)制電路(4)、檢測保護電路；其中，開關(guān)電源電路(5)輸入端接交流市電，電源輸出端分別接IGBT驅(qū)動電路(2)、IGBT逆變電路、脈寬調(diào)制電路(4)、檢測保護電路；IGBT驅(qū)動電路(2)的輸入信號端與脈寬調(diào)制電路(4)的輸出端連接，輸出端與IGBT逆變電路的輸入端連接；IGBT逆變電路的輸入端與IGBT驅(qū)動電路(2)的輸出端連接，輸出端與負載連接；脈寬調(diào)制電路(4)的輸入信號端與外部控制電壓連接，輸出信號端與IGBT驅(qū)動電路(2)的輸入端連接；檢測保護電路的信號輸入端分別與開關(guān)電源電路(5)、IGBT逆變電路的輸出端連接，輸出端與脈寬調(diào)制電路(4)的輸出端連接；其特征在于所述的IGBT逆變電路為IGBT全橋逆變電路(3)；檢測保護電路(6、1)中包含有輸出電源切斷電路(1)，輸出電源切斷電路(1)的電源輸入端接交流市電，輸出端與IGBT逆變電路的輸入端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全波諧振式驅(qū)動電源電路，其特征在于 所述的脈寬調(diào)制電路(4)由脈寬調(diào)制集成塊，調(diào)整電位器，模擬量輸入信號 電壓跟隨器電路構(gòu)成，調(diào)整電位器連接在脈寬調(diào)制集成塊與模擬量輸入信號電 壓跟隨器電路之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全波諧振式驅(qū)動電源電路，其特征在 于所述的檢測保護電路(6、 1)由五組由比較器構(gòu)成的檢測電路(7、 8、 9、 10、 11)和輸出電源切斷電路(1)組成；該五組檢測電路(7、 8、 9、 10、 11) 分別為過壓檢測電路(7)、過流檢測電路(8)、漏電檢測電路(9)、 IGBT 過溫檢測電路(10)、負載過溫檢測電路(11)構(gòu)成，其輸出端并聯(lián)，構(gòu)成故 障信號輸出端；輸出電源切斷電路(1)由開關(guān)管(Ql)及繼電器(Kl)構(gòu)成。
專利摘要本實用新型的名稱為一種全波諧振式驅(qū)動電源電路。屬于驅(qū)動電源技術(shù)領(lǐng)域。它主要是解決現(xiàn)有電磁加熱的電源存在IGBT承受耐壓高和功率輸出不高，不能直接應(yīng)用于超聲波加工的電源，不能將輸出電源電路切斷的問題。它的主要特征在于它包含有開關(guān)電源電路(5)、IGBT驅(qū)動電路(2)、IGBT全橋逆變電路(3)、脈寬調(diào)制電路(4)、檢測保護電路(6)及輸出電源切斷電路組成(1)。本實用新型具有加熱效率高、升溫快、節(jié)電效果顯著，體積小，保護功能完善，運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。本實用新型主要用于電磁加熱和超聲波加工電源。
文檔編號H02H7/122GK201004608SQ20062009949
公開日2008年1月9日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者張文寶, 楊秋波, 豐 田 申請人:楊秋波