正弦波交流电源调压驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种正弦波交流电源调压驱动器，系针对现有可控硅调压电路存在的波形畸变以及功率开关管调压电路存在的功耗大、电路复杂的问题而设计，它包括调压／换向电路（１）、滤波／调压输出电路（２）、续流／反向抑制电路（３）、光电耦合电路（４）、调压控制芯片（５），其特征是调压控制芯片（５）通过光电耦合电路（４）接调压／换向电路（１）的控制端，调压／换向电路（１）的输出接滤波／调压输出电路（２）输入端，滤波／调压输出电路（２）的输出一路接调压／换向电路（１）的电源输入端，另一路接续流／反向抑制电路（３）的输入端，续流／反向抑制电路（３）的输出接调压／换向电路（１）的续流输入端。它具有输出无波形畸变，体积小、节能的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交流电源调压驱动器，尤其是一种无输出波形畸变的节能型交流调压驱动器，具体地说是一种正弦波交流电源调压驱动器。
技术介绍
目前的正弦波交流电源调压装置，主要是由可控硅组成，而可控硅在交流调压过程中普遍存在调压输出波形畸变、谐波干扰严重的问题，其原因是可控硅的控制极只能触发导通，不能触发关断，可控硅导通后只有使可控硅的电流小于维持导通的最小值时才能关断(在交流电源中过零自动关断)，由于可控硅的这一工作特性，因此很难对正弦波交流电源波形作技术处理，所以可控硅对正弦波交流电源调压，只能采取在相应的相位角中触发导通的方法进行调压，这虽然达到了调压的目的，但输出的波形已不再是完整的正弦波交流电源，也就是当前相位角(导通角)之前的电源电压波形已经丢失导致电源波形严重地畸变，更严重的是可控硅导通的瞬间会产生大量的谐波电流电压注入电网干扰用电设备，同时该谐波要消耗掉很多能量。目前半导体功率开关管器件特别是MOSFET、IGBT等类型的功率开关管有了很高的进步，现有功率开关管本身在正弦波交流电源调压装置中应用，只要设计合理，完全能胜任并能可靠地运行，但是此类功率开关管应用技术要求高，特别是高频率应用时。如果设计的成熟性不够，尽管调压输出波形能得到改善，但也会带来新的问题开关管功耗(温升)高(往往是为了消除干扰造成的)，直接导致电能耗增大，效率变低，工作运行时的可靠性变差、谐波还是严重、电路复杂，成本很高、调压过程中输出电压响应慢，特别是降压操作过程、输出波形对称性差，这样会导致非阻性负载设备发热、工作不稳定等。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的可控硅调压电路存在的波形畸变以及功率开关管调压电路存在的功耗大、电路复杂的问题，设计一种基于集成电路芯片控制技术的正弦波交流电源调压驱动器。本专利技术的技术方案是一种正弦波交流电源调压驱动器，它包括调压/换向电路1、滤波/调压输出电路2、续流/反向抑制电路3、调压控制芯片5，其特征是调压控制芯片5通过光电耦合电路4接调压/换向电路1的各对应控制端，调压/换向电路1的电源输入端接市电电源，调压/换向电路1的输出接滤波/调压输出电路2输入端，滤波/调压输出电路2的输出一路接调压/换向电路1的市电电源输入端，另一路接续流/反向抑制电路3的输入端，续流/反向抑制电路3的输出接调压/换向电路1的续流输入端。其中所述的调压/换向电路1可由开关管Q1、Q2、Q3、Q4，电感L1、L4组成，它的续流输入端从开关管Q2、Q3的漏极引出接续流/反向抑制电路3，它的电源输入端从开关管Q1、Q4的漏极引出，分别接市电电源的两端L_IN和N_IN，其控制端分别从开关管Q1、Q2、Q3、Q4栅极引出，并通过各自电阻网络及光电耦合电路4接调压控制芯片5的对应输出端，调压/换向电路1的输出分别从开关管Q1、Q2的公共源极端和开关管Q3、Q4的公共源极端引出，并分别经电感L1、L4得到两输出端L_OUT、N_OUT，它们接滤波/调压输出电路2。所述的调压/换向电路1还可由开关管Q1′-Q5′、电感L1′组成，它的续流输入端从开关管Q1′的源极引出接续流/反向抑制电路3的输出端，它的电源输入端从Q1′漏极引出通过桥式整流块D1′-D4′接市电电源的两端L_IN和N_IN，其控制端分别从开关管Q1′-Q5′的栅极引出，并分别通过各自电阻网络及光电耦合电路4接调压控制芯片5的对应输出端，调压/换向电路1的输出分别从开关管Q2′、Q3′的源极引出，得到两调压输出端L_OUT、N_OUT，它们接滤波/调压输出电路2。所述的滤波/调压输出电路2可由二极管D1、D4和电容C3串联构成，它的输入从电容C3两端引出接调压/换向电路1的输出即L-OUT、N-OUT，它的输出分别从二极管D1、D4的正、负极引出，其中二极管D1、D4的两负极输出端接市电电源的两端L-IN、N-IN，形成交流回路，二极管D1、D4的两正极输出端接续流/反向抑制电路3。所述的滤波/调压输出电路2还可由电容C3′构成，它的输入、输出端均为L_OUT、N_OUT，且输入端L_OUT、N_OUT分别通过调压/换向电路1中开关管Q4′、Q5′的漏、源极直接接续流/反向抑制电路3，同时通过桥式整流块D1′-D4′接市电电源的两端L_IN、N_IN，形成交流回路。所述的续流/反向抑制电路3可分别由电感L2、L3及与之相应串联的二极管D2、D3构成，其输入分别从电感L2、L3的一端引出，并分别接滤波/调压输出电路2的两输出端即二极管D4、D1的正极，其输出分别从二极管D2、D3的负极引出，接入调压/换向电路1中的相应续流输入端，即开关管Q2、Q3的漏极。所述的续流/反向抑制电路3还可由二极管D5′和电感L2′串联构成，其输入从电感L2′的一端引出通过开关管Q4′、Q5′的源、漏极接滤波/调压输出电路2的输出即L_OUT、N_OUT，其输出从二极管D5′的负极引出接调压/换向电路1的续流输入端即开关管Q1′的源极。所述的调压控制芯片5为集成电路控制芯片，它包括电源单元、时钟源单元、复位信号单元、状态显示单元、工作方式选择单元、调压数据并(串)行输入接口单元、超温保护单元、过载短路保护单元、相位信号检测单元、调压控制输出单元、续流控制输出单元、换向控制输出单元，共12个工作单元。所述的调压控制芯片5的工作方式选择，有一四路编码输入口A0、A1、A2、A3，其编码值分别对应停止工作、非换向交流单相工作方式、非换向交流双相同步工作方式、非换向交流双相非同步工作方式、非换向交流三相同步工作方式、非换向交流三相非同步工作方式、换向交流单相工作方式、换向交流双相同步工作方式、换向交流双相非同步工作方式、换向交流三相同步工作方式、换向交流三相非同步工作方式、直流单组工作方式、直流同步双组工作方式、直流同步三组工作方式、直流非同步双组工作方式、直流非同步三组工作方式，共16种工作方式。所述的调压控制芯片5的相位信号检测单元为一三路交流电压相位检测端口，检测正弦波交流电源电压波形相位，控制各输出口的输出状态，从而控制相应调压/换向电路1中的开关管工作或关闭；调压数据并(串)行输入接口，通过输入相应控制值控制输出电压的高低或读取报警内容的具体数据；调压控制输出单元为三路输出，可输出调宽脉冲(PWM)控制信号电压，控制调压/换向电路1中的开关管，得到同步或异步调压电压输出，其输出方式受工作方式选择单元控制；续流控制输出单元为三路输出，控制续流回路中的开关管，并受相位信号检测端的信号控制，使其同步于调压主回路正负半周交替工作；换向控制输出单元为三路输出，控制换向开关管的工作状态。本专利技术具有以下优点(1)正弦波交流电源的正负半周调压回路严格对称，从而确保了调压电源输出波形不失真；(2)由于正负半周调压回路是对称的，因此能确保正负半周通过同样的低通滤波器滤波后，加入到负载的电流电压是没有高频成份的纯正弦波；(3)本专利技术输入侧的分布电感很小，同时对高频工作状态下的器件严格地限制了它的浪涌电流，取消了开关管上的并联电容缓冲电路在额定负载工作状态下的充放电，使得开关管的损耗极小，只需很小的散热装置，不仅节省了散热材料，减少了本专利技术的体积，而且进一步节省了电能，提高了效率。同时开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正弦波交流电源调压驱动器，它包括调压／换向电路（１）、滤波／调压输出电路（２）、续流／反向抑制电路（３）、调压控制芯片（５），其特征是调压控制芯片（５）通过光电耦合电路（４）接调压／换向电路（１）的各对应控制端，调压／换向电路（１）的电源输入端接市电电源，调压／换向电路（１）的输出接滤波／调压输出电路（２）输入端，滤波／调压输出电路（２）的输出一路接调压／换向电路（１）的市电电源输入端，另一路接续流／反向抑制电路（３）的输入端，续流／反向抑制电路（３）的输出接调压／换向电路（１）的续流输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩腊生，
申请(专利权)人：韩腊生，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]