專利名稱：低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流功率輸入變換為直流功率輸出的電源電路，具體的說(shuō)是使用低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路，屬于H02M7/00類。
傳統(tǒng)的交流功率輸入變換為直流功率輸出的電源電路是離不開(kāi)磁變壓器、半導(dǎo)體整流器等組成的電路。它具有反峰壓高負(fù)載短路自動(dòng)保護(hù)困難，也難以實(shí)現(xiàn)微型化和片型化。
低變比壓電陶瓷變壓器采用電能-機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換方式，具有無(wú)反蜂壓，負(fù)載短路自動(dòng)保護(hù)截止，自動(dòng)恢復(fù)，功率密度高，可制成片式元件，擺脫磁芯、線圈，縮小體積等優(yōu)點(diǎn)。
常用的壓電振子驅(qū)動(dòng)電路其補(bǔ)償電感和壓電元件以串聯(lián)方式工作，故使加于壓電元件上的工作電壓較高，相移和沖擊電流較大，增加了管耗和無(wú)功功率。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述之不足，設(shè)計(jì)一種低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路，擺脫了磁芯和線圈，選擇逆變器功率放大電路，該電路以脈寬調(diào)制狀態(tài)的方波進(jìn)行工作，以減少管耗，壓電元件以正弦波方式進(jìn)行工作以減小無(wú)功功率和沖擊電流。
為了達(dá)到上述之目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路，將交流電源經(jīng)整流器和直流變換與穩(wěn)壓電路，用來(lái)提供產(chǎn)生方波的脈寬調(diào)制發(fā)生器及半橋輸出電路驅(qū)動(dòng)器的直流工作電源，該驅(qū)動(dòng)器提供半橋式功率放大器的MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓，并產(chǎn)生作用于壓電陶瓷的激勵(lì)電壓，加于激勵(lì)電極，從壓電陶瓷的副端感應(yīng)電極產(chǎn)生輸出交變壓電信號(hào)，經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓電路后獲直流輸出；本電路特點(diǎn)是將半橋輸出的方波整定為正弦波并加于壓電陶瓷激勵(lì)電極，是通過(guò)兩個(gè)串接的并聯(lián)諧振電路的電感、電容和另由電感、電容組成的三、五次諧波濾波器電路；為減少相移、無(wú)功功率和沖擊電流的補(bǔ)償電感線圈與壓電陶瓷的激勵(lì)電極并聯(lián)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)一種逆變器功率放大電路，該電路以脈寬調(diào)制狀態(tài)的方波進(jìn)行工作以減少管耗。(2)壓電元件以正弦波方式進(jìn)行工作，是因?qū)霕蚴捷敵龅姆讲ㄕ檎也ǖ碾姼须娙荻M并聯(lián)諧振電路組成了三、五次諧波濾波器電路，故能減小無(wú)功功率和沖擊電流。(3)以補(bǔ)償電感線圈與壓電陶瓷的激勵(lì)電極并聯(lián)，補(bǔ)償了壓電元件靜電容造成的相移，減少了總電流相移和無(wú)功功率及沖擊電流的能量消耗。(4)擺脫了傳統(tǒng)變壓器電源電路的磁芯和線圈，縮小了儀器的體積，無(wú)反蜂壓，負(fù)載短路自動(dòng)保護(hù)截止，自動(dòng)恢復(fù)，功率密度高。(5)采用電能-機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)換方式，壓電陶瓷變壓器可制成片狀元件，可選擇“變比”。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路原理方框2是本發(fā)明實(shí)施例電路圖如圖1所示的原理方框圖，其具體電路即實(shí)施例可從圖2中看出。交流電源1即市電網(wǎng)AC。整流器2即是由兩組橋式半導(dǎo)體整流器B1和B2組成。圖2中的集成電路IC1及硅二極穩(wěn)壓管Z1構(gòu)成直流變換及穩(wěn)壓電路3，是用來(lái)提供集成電路IC2即脈寬調(diào)制發(fā)生器4及集成電路IC3即半橋輸出電路的驅(qū)動(dòng)器5的直流工作電源。集成電路IC3半橋輸出電路的驅(qū)動(dòng)器5，專門提供M1、M2即半橋輸出放大器MOSFET(金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)6、7的驅(qū)動(dòng)電壓。參見(jiàn)圖1即分別加于輸出放大器MOSFET6、7兩管的柵極G；半橋功率輸出電路由功率放大器MOSFET6、7和半橋電容14、15構(gòu)成。MOSFET6的源極S和MOSFET7的漏極D相聯(lián)，構(gòu)成橋路一個(gè)接點(diǎn)19，半橋電容14和半橋電容15相連構(gòu)成橋路另一個(gè)接點(diǎn)20。接點(diǎn)19聯(lián)于壓電陶瓷激勵(lì)電極801的一端，接點(diǎn)20串接有兩個(gè)并聯(lián)諧振電路即電感9、電容10和電感11、電容12組成的三次、五次諧波濾波器電路，將半橋輸出的方波整定為正弦波加于壓電陶瓷8的激勵(lì)電極801另一端。補(bǔ)償電感13與激勵(lì)電極801并聯(lián)，補(bǔ)償了壓電元件靜電容造成的相移，減少了總電流相移和無(wú)功功率及沖擊電流的能量消耗。壓電陶瓷8的副端感應(yīng)電極802由壓電效應(yīng)產(chǎn)生的交變電壓如圖2所示經(jīng)整流器B3、電容C13、C14、C15構(gòu)成如圖1所示的整流濾波穩(wěn)壓電路16，并得到直流穩(wěn)壓輸出17。該電路穩(wěn)壓反饋信號(hào)由IC4光電耦合器構(gòu)成反饋18，以調(diào)制脈寬調(diào)制發(fā)生器4的輸出方波達(dá)到穩(wěn)壓的目的。
本電路實(shí)施例已制成輸入電壓 180-240伏(交流有效值)輸出電壓18±0.3伏(直流)最大輸出功率33瓦轉(zhuǎn)換效率＞70％的實(shí)用電路。
權(quán)利要求
1.一種低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路，將交流電源(1)經(jīng)整流器(2)和直流變換與穩(wěn)壓電路(3)用來(lái)提供產(chǎn)生方波的脈寬調(diào)制發(fā)生器(4)及半橋輸出電路的驅(qū)動(dòng)器(5)的直流工作電源，該驅(qū)動(dòng)器(5)提供半橋式功率放大器(6、7)的MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓，并產(chǎn)生作用于壓電陶瓷(8)的激勵(lì)電壓加于激勵(lì)電極(801)，從電壓陶瓷(8)的副端感應(yīng)電極(802)產(chǎn)生輸出交變壓電信號(hào)，經(jīng)專用整流濾波穩(wěn)壓電路(16)獲直流輸出(17)，其特征是將半橋輸出的方波整定為正弦波，并加于壓電陶瓷激勵(lì)電極(801)，是通過(guò)兩個(gè)串接的并聯(lián)諧振電路的電感(9)電容(10)和另由電感(11)、電容(12)組成的三、五次諧波濾波器電路；為減少相移、無(wú)功率和沖擊電流的補(bǔ)償電感線圈(13)與壓電陶瓷(8)的激勵(lì)電極(801)并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低變比壓電陶瓷變壓器的電源電路，它是利用交流電源，經(jīng)整流穩(wěn)壓提供產(chǎn)生方波的脈寬調(diào)制發(fā)生器及半橋輸出電路的驅(qū)動(dòng)器直流工作電源，該驅(qū)動(dòng)器提供半橋式功率放大器的MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓，從而產(chǎn)生作用于壓電陶瓷的激勵(lì)電壓，并從壓電陶瓷副端感應(yīng)電極，產(chǎn)生輸出交變壓電信號(hào)，經(jīng)專用的整流濾波穩(wěn)壓電路，獲直流輸出信號(hào)；本發(fā)明的特點(diǎn)是由兩組電感電容并聯(lián)諧振組成三、五次諧波濾波電路，將半橋輸出的方波整定為正弦波，并采用與壓電陶瓷激勵(lì)電極并聯(lián)的補(bǔ)償電感，以減少相移、管耗、無(wú)功功率及沖擊電流。
文檔編號(hào)H02M5/40GK1122968SQ9411777
公開(kāi)日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1994年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月10日
發(fā)明者鄧維體, 夏定豪, 馬克 申請(qǐng)人:北京偉泰電子電器有限公司