一種電子電容電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電子電容電路，所述電子電容電路包括：充放電回路、PWM控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，充放電回路包括四個(gè)IGBT與限流電感和電子電容，PWM控制電路輸出一路PWM波形經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第一IGBT和第四IGBT的門(mén)控級(jí)，控制第一IGBT和第四IGBT的通斷，PWM控制電路輸出的一路PWM波形還連接一反相器，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第二IGBT和第三IGBT的門(mén)控級(jí)，控制第二IGBT和第三IGBT的通斷。該實(shí)用新型能將大量取代某些場(chǎng)合大電容，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，大大提高了生產(chǎn)的安全性能，有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種電子電容電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電容【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電子電容電路。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂電容，就是容納和釋放電荷的元件。電容主要應(yīng)用在以下幾種重要的場(chǎng)合中。電源電路:旁路、去耦、濾波和儲(chǔ)能的作用；信號(hào)處理電路:耦合和震蕩的作用。
[0003]隨著功率器件的不斷升級(jí)，大電容的應(yīng)用場(chǎng)合逐漸增多。普通大電容的主要缺點(diǎn)是制作流程比較復(fù)雜，工藝精度要求較高。另外，大電容的體積比較大，生產(chǎn)安全系數(shù)不高，比較難以維護(hù)等諸多缺點(diǎn)。
[0004]電荷等效原理:大電容的電荷一次性吞吐量大于電子電容電路，但是電子電容通過(guò)控制和它連接的四個(gè)IGBT，可以多次的來(lái)吸收或釋放電荷，直至與大電容的電荷吞吐量相同。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電子電容電路，所提供的電子電容電路能替換某些場(chǎng)合的大電容的應(yīng)用。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]一種電子電容電路，其包括:充放電回路、PWM控制電路和驅(qū)動(dòng)電路；充放電回路包括四個(gè)IGBT與限流電感和電子電容，四個(gè)IGBT分別是第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT，每個(gè)IGBT的內(nèi)部均反并聯(lián)著一個(gè)二極管，分別是第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；PWM控制電路輸出一路PWM波形經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第一 IGBT和第四IGBT的門(mén)控級(jí)，控制第一 IGBT和第四IGBT的通斷，PWM控制電路輸出的一路PWM波形還連接一反相器，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第二 IGBT和第三IGBT的門(mén)控級(jí)，控制第二 IGBT和第三IGBT的通斷。
[0008]進(jìn)一步地，PWM控制電路包括順次連接的誤差放大器電路、PI調(diào)節(jié)電路和PWM產(chǎn)生電路。
[0009]進(jìn)一步地，PWM控制電路采用UC3842芯片及外圍電路構(gòu)成。
[0010]進(jìn)一步地，第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的門(mén)控極均接有一路PWM波形，這四路P麗波形兩兩相同，第一 IGBT和第四IGBT門(mén)控極所接入的PWM波形相同，第
二IGBT和第三IGBT門(mén)控極所接入的PWM波形相同；第一 IGBT的集電極、第二 IGBT的發(fā)射極和限流電感的負(fù)端連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第三IGBT的發(fā)射極和電子電容的正端連接；第三IGBT的集電極、第四IGBT的發(fā)射極和電源的負(fù)端連接；第二 IGBT的集電極、第四IGBT的集電極、電子電容的負(fù)端連接；從限流電感的正端和第三IGBT的集電極各引出一根線(xiàn)作為電子電容電路的兩端。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
[0012]本實(shí)用新型基于電荷等效原理，利用功率器件和電子電容組成一個(gè)新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用閉環(huán)控制，使得電子電容的輸出很好地跟蹤了大電容的充放電特性曲線(xiàn)，電子電容與大電容有基本相同的外部特性，由此可以取代某些場(chǎng)合大電容的使用，不僅節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，而且提高了生產(chǎn)的安全性，便于維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有良好的市場(chǎng)前景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是實(shí)例中的大電容充電特性曲線(xiàn)產(chǎn)生原理圖。
[0014]圖2是PWM控制電路的內(nèi)部原理圖。
[0015]圖3是PWM控制電路實(shí)例連接圖。
[0016]圖4是電子電容應(yīng)用電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5是大電容10mF的電壓波形。
[0018]圖6是電子電容電路兩端的電壓波形。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1，為了驗(yàn)證本實(shí)用新型，作為實(shí)例，先在PSM中搭建大電容的充電特性方程，階躍響應(yīng)和地經(jīng)過(guò)比較 器后的輸出，與仿真步長(zhǎng)(常數(shù))經(jīng)過(guò)第一乘法器，第一乘法器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)積分環(huán)節(jié)，與比例系數(shù)K相乘后，得到輸入I。等效電阻R和大電容C經(jīng)過(guò)第



車(chē)俞Tv I
二乘法器得到輸入2，輸入I和輸入2經(jīng)過(guò)除法器()，除法器的輸出經(jīng)過(guò)exp(輸入)


年酣人2
環(huán)節(jié)，常數(shù)減去exp (輸入)環(huán)節(jié)的輸出值，得到的結(jié)果與電源電壓經(jīng)過(guò)第三乘法器，得到最終設(shè)計(jì)大電容的充電特性曲線(xiàn)，即大電容電壓的參考值。
[0021]圖2是本實(shí)用新型PWM控制電路的內(nèi)部原理圖，在UC3842芯片電路中，將大電容的充電特性曲線(xiàn)上每點(diǎn)的數(shù)值作為期望電壓值，與電子電容上的實(shí)時(shí)輸出值比較得到差值，對(duì)得到的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，PI調(diào)節(jié)后的輸出與特定頻率的三角波進(jìn)行一比較器，產(chǎn)生第一 IGBT和第四IGBT所需的PWM波形，即PWM1/4，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第一 IGBT和第四IGBT的門(mén)控級(jí)；將產(chǎn)生的PWM經(jīng)過(guò)一個(gè)反相器，得到第二 IGBT和第三IGBT所需的PWM波形，即PWM2/3,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第二 IGBT和第三IGBT的門(mén)控級(jí)，兩路互補(bǔ)的PWM波形分別控制電子電容電路中的開(kāi)關(guān)器件，從而控制電子電容的充放電。
[0022]圖3為PWM控制電路的連接圖。大電容的充電理論值Uoutl作為UC3842的參考電壓值，電子電容電路兩端的電壓Uout2作為UC3842的電壓反饋端的輸入，UC3842的輸出引腳PWM1/4，接第一 IGBT和第四IGBT的門(mén)控級(jí)，輸出引腳接一反相器得到PWM2/3，接第二IGBT和第三IGBT的門(mén)控級(jí)。
[0023]圖4是電子電容應(yīng)用電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)例圖。圖中充放電回路41包括四個(gè)IGBT與限流電感LI和電子電容Cl，四個(gè)IGBT分別是第一 IGBT VT1、第二 IGBT VT2、第三IGBTVT3和第四IGBT VT4，每個(gè)IGBT的內(nèi)部均反并聯(lián)著一個(gè)二極管，分別是第一二極管VD1、第二二極管VD2、第三二極管VD3和第四二極管VD4 ;電路中由四個(gè)IGBT組成了兩條互補(bǔ)的放電電路(第一 IGBT和第四IGBT、第二 IGBT和第三IGBT)，兩路PWM來(lái)讓電子電容實(shí)現(xiàn)任意期望充放電曲線(xiàn)。充放電回路41中除了雙橋臂的開(kāi)關(guān)元器件，還串聯(lián)了一個(gè)限流電感，限流電感用于限制兩橋臂切換過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊電流。圖中LC組成的濾波模塊42，兩條互補(bǔ)的充放電回路相互切換的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，因此必須引入LC濾波電路。
[0024]所述的四個(gè)IGBT構(gòu)成兩條通路對(duì)電子電容進(jìn)行放電，所述的四個(gè)二極管構(gòu)成兩條通路對(duì)電子電容進(jìn)行充電，當(dāng)其中任何一個(gè)IGBT導(dǎo)通時(shí)，反并聯(lián)在其內(nèi)部的二極管便會(huì)自動(dòng)截止，利用所述的四路PWM來(lái)控制這四個(gè)IGBT的通斷。
[0025]圖5是大電容10mF的電壓波形。如圖5所示，大電容兩端的電壓值在0.04s時(shí)刻達(dá)到80V左右，最終輸出穩(wěn)定在90V左右。
[0026]圖6是電子電容電路兩端的電壓波形。如圖6所示，同樣地，電子電容電路兩端的電壓值在0.04s時(shí)刻達(dá)到80V左右，最終輸出也穩(wěn)定在90V左右。對(duì)圖5和圖6進(jìn)行比較，兩者的電壓具有類(lèi)似的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)。由此可見(jiàn)，電子電容電路可以替代大電容。
【權(quán)利要求】
1.一種電子電容電路，其特征在于，包括充放電回路、PWM控制電路和驅(qū)動(dòng)電路；充放電回路包括四個(gè)IGBT與限流電感(LI)和電子電容(Cl)，四個(gè)IGBT分別是第一 IGBT(VTl)、第二 IGBT (VT2)、第三IGBT (VT3)和第四IGBT (VT4)，每個(gè)IGBT的內(nèi)部均反并聯(lián)著一個(gè)二極管，分別是第一二極管(VD1)、第二二極管(VD2)、第三二極管(VD3)和第四二極管(VD4)；PWM控制電路輸出一路PWM波形經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第一 IGBT和第四IGBT的門(mén)控級(jí)，控制第一IGBT和第四IGBT的通斷，PWM控制電路輸出的一路PWM波形還連接一反相器，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后接第二 IGBT和第三IGBT的門(mén)控級(jí)，控制第二 IGBT和第三IGBT的通斷；第一 IGBT的集電極、第二 IGBT的發(fā)射極和限流電感的負(fù)端連接；第一 IGBT的發(fā)射極、第三IGBT的發(fā)射極和電子電容(Cl)的正端連接；第三IGBT的集電極、第四IGBT的發(fā)射極和電源的負(fù)端連接；第二 IGBT的集電極、第四IGBT的集電極、電子電容(Cl)的負(fù)端連接；從限流電感的正端和第三IGBT的集電極各引出一根線(xiàn)作為電子電容電路的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子電容電路，其特征在于，PWM控制電路包括順次連接的誤差放大器電路、PI調(diào)節(jié)電路和PWM產(chǎn)生電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電子電容電路，其特征在于，PWM控制電路采用UC3842芯片及外圍電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子電容電路，其特征在于，第一IGBT和第四IGBT門(mén)控極所接入的PWM波形相同，第二 IGBT和第三IGBT門(mén)控極所接入的PWM波形相同。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK203827174SQ201420120648
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】康龍?jiān)? 黃志臻, 魏業(yè)文, 齊如軍, 馮自成 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)