专利名称：一种特种缝纫机的开关电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及缝纫机的电源，特别是一种特种缝纫机的开关电源电路。
技术背景
特种缝纫机的驱动部分由交流伺服电机和步进电机进行驱动，供给步进 电机的电源往往是线性稳压电源。由于线性稳压电源使用低频变压器，无疑 给缝纫机增加了成本，而且输出的电压容易受市电电压波动的影响，这样的 波动对于步进电机的高速性能造成极大影响，严重时造成步进电机失步，而 开关电源正好能弥补这个缺陷。虽然开关电源有稳压性能好等诸多好处，但 由于开关电源结构复杂，由高频信号进行控制与驱动，往往给用于交流电机 驱动的电源产生干扰，造成交流电机驱动运转失常
实用新型内容
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本实用新型的目的在于避免上述现有技术中存在的不足，提供一种结构 简单、生产成本低、输出电压稳定的特种缝纫机开关电源装置，且具有过流、 短路、过压、欠压等多种保护功能。
本实用新型的方案是包括开关电源模块P1和P2，在电路的输入端依 次设有EMI滤波器和全波整流电路，该整流电路的输出端连接到上述开关电 源模块P1和P2的输入端。
EMI滤波器包括由R19和C12组成的RC滤波电路及由L9、 C13和L9、 C14组成的LC滤波电路，经全波整流电路输出供伺服电机用的300V直流电 压。上述300V直流电压接开关电源模块P1的输入端，全波整流电路输出经 分压输出至开关电源模块P2的输入端VS1。开关电源模块P1的输入端为RCC自激变换器U1和高频变压器T1， RCC自激变换器控制电路产生的电压既为 外部电路提供电源，又为通用脉宽调制器控制电路提供辅助电源，变压器 Tl初级有两个绕组，其中绕组3端和4端为正反^t贵绕组，变压器T1的次级 有五个绕组。五个绕组中5端和6端及D2、 D3、 U2、 R8、 C2、 C6组成稳压 电路供外部电路，绕组7端和8端、绕组11端和12端、绕组13和14端的 输出电压作为开关电源P2的辅助电源，绕组9端和10端作为电源信号供外 部电路检测用。开关电源模块P2包括通用脉宽调制器Ull，其型号为 UPC494C，通用脉宽调制器控制电路产生的电压，经过电压补偿稳压器和过 流保护器，提供一组稳定的、有过流保护功能的直流电压，运算放大器U12A、 电平检测芯片U13构成过流保护电路。
本实用新型的优点是低功率电源部分采用RCC自激变换器控制产生， 高功率电源部分采用通用脉宽调制器控制，交流伺服电机用电压由整流稳压 部分产生，并通过优化布线，从而防止各种电源之间的串扰现象，提供稳定 的供步进电机使用的电压；由于核心控制部分均由集成电路控制，减少了元 件数量，生产成本低，给维修带来方便。
图l是本实用新型的原理框图。
图2是EMI滤波器和整流稳压P0的电路图。 图3是开关电源P1的电路图。 图4是开关电源P2的控制部分的电路图。 图5是开关电源P2的驱动部分的电路图。
具体实施方式
参照图1,本实用新型包括开关电源模块P1和P2，在电路的输入端依 次设有EMI滤波器和全波整流电路，与EMI滤波器相连的是单相全波整流电 路，与单相全波整流电路相连的是RCC自激变换器控制电路和通用脉宽调制 器控制电路，不使用任何工频变压器；全波整流电路的输出端连接到上述开
4关电源模块Pl和P2的输入端。市电经过EMI滤波器后由整流稳压P0产生 300V直流电压，再由开关电源P1产生5V, 16V， 24V直流电压，开关电源 P2产生60V直流电压。提供的四组独立电源中， 一组是300V的直流电压， 供伺服电机使用， 一组是60V的直流电压，供步进电机使用， 一组是5V的 直流电压，供低压的逻辑电路使用， 一组是24V的直流电压供电磁阀使用。
图2为整流稳压PO部分，EMI滤波器包括由R19和C12组成的RC滤波 电路及由L9、 C13和L9、 C14组成的LC滤波电路，经全波整流电路输出供 伺服电机用的300V直流电压；上述300V直流电压接开关电源模块Pl的输 入端，全波整流电路输出经分压输出至开关电源模块P2的输入端VS1， VS1 提供给变压器T4使用。
图3为开关电源Pl部分，开关电源模块P1的输入端为RCC (Ringing Choke Converter)自激变换器Ul和高频变压器Tl， RCC自激变换器控制电 路产生的电压既为外部电路提供电源，又为通用脉宽调制器控制电路提供辅 助电源；RCC自激变换器U1的型号是MA3830。变压器Tl初级有两个绕组， 次级有五个绕组，初级的绕组3端和4端为正反馈绕组，经过R5加到Ul第 5脚，经过R6和R7加到Ul第7脚，经过二极管D4A和光耦U2加到Ul的 第6脚。变压器的4脚接地。R1,R2为起动电阻。五个绕组中的5端和6端 及D2， D3， U2， R8， C2， C6等组成稳压电路。绕组11端和12端以及绕组 13端和14端的输出电压作为开关电源P2的辅助电源，绕组9端和10端作 为电源信号供外部电路检测用。绕组5端和6端以及绕组7端和8端的输出 电压可供外部电路及作为开关电源P2的辅助电源使用。
参照图4和图5,开关电源P2釆用通用脉宽调制器Ull产生，Ull的型 号是UPC494C,运算放大器U12A的型号是LM358，电平4企测U13的型号是 M51957,另外UIO、 U15为光电隔离器，Q12、 Q13为MOSFET管。运算放 大器U12A、电平检测芯片U13及外围元件一起构成过电流保护电路，U12A 的输出端连到U13的第2脚，可控管Qll的控制连到D19B二极管的负极， 并在Qll的控制极和负极之间并连电阻R92和电容C51。通用脉宽调制器控制电路产生的电压，经过电压补偿稳压器和过流保护器，提供一组稳定的、
有过流保护功能的直流电压，其工作原理为
(1) 过流保护器
当T4变压器的次级电流超过某一值后，导致U12A的l脚输出高电平， 使得U13的5脚输出高电平，这样Q6导通，Q10截止，可控管Q11导通， 使U11的4脚电平升高，Ull的8脚、ll脚产生高电平，从而Q12， Q13关 闭，这样就构成了过流保护器。
(2) 输出端的电压补偿稳压器
当V3端的电压有所变化时，通过电阻R102, R104 ， R52加到U11的 16脚，再通过U11的内部电路，对PWM的占空比进行调节，从而稳定输出 电压。
(3) 外部控制输入
当外部控制电路在某些情况下需要切断V3的电压时，可通过EX1输入 低电平信号，使Q14三极管导通，使U11的4脚电平升高，Ull的8脚、11 脚产生高电平，从而Q12, Q13关闭，这样就切断了V3的电压。
本实用新型是在大量研究了步进电机和交流伺服电机的运动原理基础 上提出新的技术方案，不使用任何工频变压器，不仅提高了电机工作性能， 而且又节省了成本。具体措施是低功率电源部分采用RCC (Ringing Choke Converter)自激变换器控制产生，高功率电源部分采用通用脉宽调制器控制， 交流伺服电机用电压由整流稳压部分产生，并通过优化布线，从而防止各种 电源之间的串扰现象。本实用新型具有以下三个方面的独特优点
1、 提供稳定的供步进电机使用电压，当市电波动30%时，输出电压的 波动在1%以内。
2、 成本低，是同类特种缝纫机使用的线性稳压电源的50%。
3、 由于核心控制部分均由集成电路控制，减少了元件数量，给维修带 来方便。
权利要求1、一种特种缝纫机的开关电源电路，包括开关电源模块P1和P2，其特征在于在电路的输入端依次设有EMI滤波器和全波整流电路，该整流电路的输出端连接到上述开关电源模块P1和P2的输入端。
2、 冲艮据权利要求l所述的一种特种缝纫机的开关电源电路，其特征在 于EMI滤波器包括由R19和C12组成的RC滤波电路及由L9、C13和L9、C14 组成的LC滤波电路，经全波整流电路输出供伺服电机用的300V直流电压。
3、 根据权利要求1或2所述的一种特种缝纫机的开关电源电路，其特 征在于上述300V直流电压接开关电源模块Pl的输入端，全波整流电路输 出经分压输出至开关电源模块P2的输入端VS1。
4、 根据权利要求3所述的一种特种缝纫机的开关电源电路，其特征在 于开关电源模块Pl的输入端为RCC自激变换器Ul和高频变压器Tl, RCC 自激变换器控制电路产生的电压既为外部电路提供电源，又为通用脉宽调 制器控制电絲4是供辅助电源，变压器Tl初级有两个绕组，其中绕组3端和 4端为正反々赍绕组，变压器Tl的次级有五个绕组。
5、 根据权利要求4所述的一种特种缝纫机的开关电源电路，其特征在 于五个绕组中5端和6端及D2、 D3、 U2、 R8、 C2、 C6组成稳压电路供外部 电路，绕组7端和8端、绕组11端和12端、绕组13和14端的输出电压 作为开关电源P2的辅助电源，绕组9端和10端作为电源信号供外部电路 检测用。
6、 根据权利要求3所述的一种特种缝纫机的开关电源电路，其特征在 于开关电源模块P2包括通用脉宽调制器Ull,其型号为UPC494C，通用脉 宽调制器控制电路产生的电压,经过电压补偿稳压器和过流保护器，提供 一组稳定的、有过流保护功能的直流电压，运算》文大器U12A、电平检测芯 片U13构成过流保护电路。
专利摘要本实用新型公开了一种特种缝纫机专用开关电源电路，属于缝纫机的电源系统，目的是提供一种结构简单、生产成本低、输出电压稳定的特种缝纫机开关电源装置本实用新型的方案是包括开关电源模块P1和P2，在电路的输入端依次设有EMI滤波器和全波整流电路，该整流电路的输出端连接到上述开关电源模块P1和P2的输入端，经全波整流电路输出供伺服电机用的300V直流电压；上述300V直流电压接开关电源模块P1的输入端，全波整流电路输出经分压输出至开关电源模块P2的输入端VS1。本实用新型广泛应用于特种缝纫机行业。
文档编号G05F1/10GK201298813SQ200820169230
公开日2009年8月26日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者明 徐, 朱良华, 李建新, 振 赵, 陶亚英 申请人:飞跃集团有限公司