无轨电车1000瓦晶体管高压开关电源制造技术

一种应用于无轨电车的晶体管它激式脉宽调制开关稳压电源，由输入、功率转换、驱动、控制、保护、输出及高频照明、乐笛电路等组成。输入直流电压１００～１０００Ｖ；输出直流电压１２Ｖ，２０ＫＨｚ、２００Ｖ；输出功率０～１０００Ｗ；乐笛信号５Ｗ。主要应用在市内无轨电车上做为照明、信号、电雨刷、门泵电磁阀、可控硅调速电路等多功能的稳压电源。本设备设计新颖，功能齐全，从根本上改变了原有供电方式的弊端，具有安全节电、降低城市噪声等多方面的优点。（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术属于晶体管开关稳压电源。本专利技术是一种在直流高压下进行变换的它激式脉宽调制开关稳压电源。据查在原理上最接近的现有技术是采用MC3520构成的PWM型稳压电源。(其电路可见徐德高编“脉宽调制变换器型稳压电源”一书中图6－61页)以及本人已获得的技术专利“架线电机车直流高压大功率逆变电源”，专利号为85201386。和本专利技术一样都具有控制、驱动及功率转换电路等。但已有技术主要是计算机用稳压电源及矿山井下架线电机车用稳压电源；而本专利技术是用在城市无轨电车上。由于无轨电车输入直流电压高，所需输出12伏电源功率大(上述已有技术最大功率为250瓦，而本专利技术输出功率为1000瓦)，实际应用负载变化范围大(已有技术允许负载变化范围为1～250瓦，本专利技术允许负载变化范围为0～1000瓦)；故本专利技术在电路设计上与已有技术有着实质性的区别。如针对无轨电车使用上的要求而设计的特有电路即由比例电压产生、抗饱和及对拉式反偏压电路组成的综合驱动电路；输入电压换向电路；死区限定和死区保证电路；减流式保护电路和短路保护电路；软启动电路；蓄电池保护电路；高频荧光灯电路和音乐电笛电路等。目前国内城市无轨电车的照明灯具、电喇叭、电雨刷、门泵电磁阀等低压用电装置所需12伏直流电源是由汽车发电机及酸性大容量铅蓄电池供给的。由于无轨电车经常运行速度慢，汽车发电机输出电压低，从而使蓄电池经常在亏电的情况下工作，造成极板硫化、破裂、损坏率十分高，使用寿命大为降低。采用这种供电方式，要经常对电瓶充电、补充电解液，发电机及电压调节器也属磨损易坏部件；因而现有这种低压供电装置不仅损坏率高，使用周期短，而且平时维护工作量大，造成了人力、物力的很大浪费。另外，目前车用直流电喇叭、不仅耗电大、效率低、易损坏；而且也是城市内令人生厌的噪声源。车厢内照明白炽灯效率低、耗电大，所有这些都是当前无轨电车中所存在的问题。本专利技术的目的即是采用现代电子技术来代替目前无轨电车内的发电机及酸性蓄电池组合的落后供电方式。该专利技术与原方式相比成本低、寿命长、节电、使用方便、性能稳定可靠、技术性能高；尤其是不用经常充电、灌电解液及日常维护保养，从而大大减轻了电车司机的负担，节省了人力、物力。同时本专利技术设计的高频荧光灯车厢内照明电路及装置、结构简单、不用启辉器、不用预热灯丝，打开开关，荧光灯即直接快速点燃。与白炽灯相比节电效率提高5～7倍，而且光色柔和、无闪烁 灯管使用寿命比普通日光灯电路提高3倍左右，为夜间乘客方便、安全提供了良好条件。另外本专利技术设计的音乐电笛电路代替原车用直流电喇叭，与原方式相比不仅节电10倍以上，而且不易损坏，减少维护，降低成本；更重要的是大大降低了城市噪声污染，深受司机及行人欢迎。附图1为本专利技术之方框图，图中A为输入换向电路，B为输入浪涌电压、浪涌电流抑制电路，C为死区限定电路，D为功率转换电路，E为高反压大功率晶体管保护电路，F为12V直流输出电路，G为功率转换级抗饱和输入电路，I为对拉式反偏压驱动电路，J为死区保证电路，K为控制电路，L为软启动电路，H为减流式保护电路，M为比例电压产生电路，N为输出短路保护电路，P为小容量密封镉镍蓄电池保护电路，P为20KHZ高频荧光灯电路，S为5W音乐电笛产生电路。附图2为输入电压400V～1000V，功率为1000W实施例线路图。因电路复杂分别绘出2a～2d四张图上。现以图2为例，阐述本专利技术各组成电路的构成和功能。无轨电车在运行中，输入电源极性並不是固定不变的，不同区域的供电网路有可能正负极性变换。为此本机设计由D1～D4组成全桥式换向器，对经CZ1扦座输入400V～1000V直流高压进行极性变换。浪涌电压、浪涌电流抑制电路，由L1、C1、C2、C4、C5、压敏电阻Rm1及可控硅管SCR1、电阻R1等组成。其中C1、C2、C4、C5及Rm1组成浪涌电压吸收电路；L1、R1、SCR1等组成浪涌电流限制电路。功率转换电路，由高反压大功率晶体管BG1～BG8及高频功率变压器B3、无极性电容C9等组成。该转换电路为全桥式，特点是可以获得大功率输出。但对桥路开关对称性和电流平衡要求较高。为此BG1～BG8应尽量选择特性一致的管子。並且在高频变压器B3初级串联电流平衡电容器C9，以改善电流平衡特性。为了解决桥路开关对称性和电流平衡特性问题，设计了由D12～D23组成的抗饱和电路及由BG11～BG14、驱动变压器B4、B5等元件组成的对拉式反偏压驱动电路、以缩短高压开关管的存储时间，提高整机效率和技术性能。比例电压产生电路，由电流互感器B1、开关二极管D6、D7、L2四端高频电解电容C6等组成。其特点是当负载轻时，其输出电压低，从而驱动级输出驱动功率小；负载重时，输出电压高，从而驱动级加大了对功率转换级的驱动功率，使驱动电流的大小随整机负载相应变化。该电路与抗饱和电路、对拉式反偏压电路配合，可以形成优良的整机负载特性，並且还可以大大降低死负载功率，提高整机效率。高反压大功率晶体管的保护电路由D24～D31、C15～C22、R21～R24，压敏电阻Rm2～Rm5等组成。其中D24～D27为钳位二极管，以使施加于三极管上的电压不超过电源电压，並将高频变压器漏感能量返回到输入电源端。压敏电阻Rm2～Rm5可以保护三极管BG1～BG8的be结不被过高反压击穿。D28～D31，C15～C22、R21～R24组成尖峰吸收网络，对高频变压器漏感和电路电感所产生的电压尖峰进行吸收，同时还对大功率开关晶体管的伏安特性进行修正，使之避开高电压大电流区，防止产生二次击穿。控制电路由集成电路W35 24、R47～R54、W1、C26～C28组成。其中R52、C28决定振荡频率。电位器W1进行稳压调整。死区保证电路是由BG15、BG16、R40、R41、R45、R46组成的。其功能是确保控制级输出交替脉冲的死区时间不因驱动级的存贮延迟而减少乃至消失，从而防止功率转换级大功率开关管产生“共同通导”而损坏。死区限定电路由光电耦合器GD及R5、R6、R33、R55、D37、D38等组成。其作用是在一定的输入电压下使控制级输出交替脉冲有一定的死区，以确保开关功率晶体管在任何恶劣条件下也不会产生“共同通导”而损坏。软启动电路由BG17、D37、D38、C29、R55等组成。该电路在开机瞬间能使控制级输出脉冲宽度由窄逐渐展宽，使功率转换级在窄脉冲下启动，实现输出电压的缓升，以防止高频变压器在瞬间开机时某种原因产生磁饱和或满负载时启动产生过大浪涌电流而损坏开关功率三极管。减流式保护电路由B2、D8、D9、C31、C7、W2等组成。当电源在超载情况下工作时，该保护电路便输出过流取样电压控制W35 24，使其输出脉冲宽度变窄，从而导致整机输出电压降低输出电流不会增大，因而电源输入电流降低。该电路能和比例电压产生电路、W35 24控制电路进行紧密配合，产生独特的减流保护机理。即使在负载短路时，电源输出电流也可相对不变。而这时电源输入电流也减至十分小，使功率转换级大功率管不会因负载过重或短路而受损坏。短路保护电路由D39、D40、SCR2、BG18、R56～59组成。当电源输出端出现短路故障时，BG18截止输出高电位经R59加至控制级W35 24的10脚关闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于无轨电车上的它激式脉宽调制开关稳压电源，是由输入、功率转换、驱动、控制、保护、输出等电路组成。其特征在于由比例电压、对拉式反偏压和抗饱和电路组成的驱动电路，有输入换向电路，有死区限定电路和死区保证电路，有减流式保护电路及短路保护电路，有蓄电池保护电路，软启动电路，高频荧光灯电路，以及音乐电笛电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种应用于无轨电车上的它激式脉宽调制开关稳压电源，是由输入、功率转换、驱动、控制、保护、输出等电路组成。其特征在于由比例电压、对拉式反偏压和抗饱和电路组成的驱动电路，有输入换向电路，有死区限定电路和死区保证电路，有减流式保护电路及短路保护电路，有蓄电池保护电路，软启动电路，高频荧光灯电路，以及音乐电笛电路。2.按照权利要求1所述的开关电源，其特征是由B1，D6、D7、C6等组成的比例电压产生电路、BG11～BG14等组成的对拉式反偏压驱动电路，和D12～D23组成的抗饱和电路三者相配合而形成的一个能够适应负载大范围变化的性能优良的综合驱动电路。3.按照权利要求1所述的开关电源，其特征是输入部分有一个由D1～D4组成的全桥式换向器。4.按照权利要求1所述的开关电源，其特征是由BG15、BG16、R40、R41、R45、R46组成的死区保证电路，和由光电耦合器GD、R5、R6、R33、R55、D37、D38组成的死区限定电路，共同组成一个防止功率转换级高反压大功率三极管产生“共同通导”的保护电路。5.按照权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张作庆，巩玉新，任传科，
申请(专利权)人：山东泰安无线电总厂，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]