一种大功率正反换向脉冲电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大功率正反换向脉冲电源，该大功率正反换向脉冲电源由若干个H桥小功率模块并机而成，并且，每个开关管接一个独立的隔离驱动单元；各H桥小功率模块中，相同部位的开关管对应的隔离驱动单元共用一个驱动电源。本实用新型的H桥小功率模块并机而成的大功率正反换向脉冲电源，并机结构简单，减少了驱动电源的数量，不仅节约了成本，而且提高了大功率正反换向脉冲电源的稳定性和可靠性，能够满足电镀对大功率的正反换向脉冲电源的要求。
【专利说明】—种大功率正反换向脉冲电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源【技术领域】，特别涉及一种大功率正反换向脉冲电源。
【背景技术】
[0002]整流电源为电子线路板电镀或金属材料表面电镀处理提供直流电。随着复杂度，厚度，路径密度的不断增加，以及孔径和路径宽度的变小，传统的直流电镀变得越来越困难，甚至导致不良品。为了平衡在表面，特别在孔和微孔中电镀，迫使降低电流密度，但是这样会延长电镀时间，电镀时间到了难以接受的地步。随着正反换向脉冲电源和适合于电镀过程的化学组成的到来，缩短电镀时间成为了现实。
[0003]由于很多电镀用正反换向脉冲电源要求功率大,对于这些大功率正反换向脉冲电源大多使用大功率开关管作换向开关，而大功率开关管由于开关频率低，难以做成低纹波的高质量的大功率正反换向脉冲电源。并且，大功率开关管成本高，要用专用的驱动模块，而专用的驱动模块的价格也不低，进一步推高了成本。
[0004]因此，采用小功率模块并机组成大功率模块成为了一种比较经济有效的获得大功率正反换向脉冲电源的方式；普通小功率开关管组成的小功率模块，如图1所示，其中直流电源为大功率脉冲的能量来源。但是，目前的并机方式存在诸多不足；比如图2所示的并机方式，分别将小功率模块的正向上开关管并联、反向上开关管并联、正向下开关管并联、反向下开关管并联，即直接用多个并联的开关管来替换原有的正向上开关管、反向上开关管、正向下开关管和反向下开关管，这种并机方式的不稳定，影响电源的使用，从而对电镀造成不可弥补的缺陷。又如图3所示的并机方式，每个小功率开关管均要用隔离驱动器，并且每个隔离驱动器又需要独立的电源，造成驱动电源太多，结构复杂、成本高；或者如图2、图3两种方式相接合，但不管何种方式并机均难以让电源可靠工作。另外，普通小功率开关管组成的小功率模块并机，其小功率开关管容易损坏。因此，大功率正反换脉冲电源的多模块并机技术是高质量、高稳定性的大功率正反换向脉冲电源的一项重要技术，是一个重要的课题。
【发明内容】
[0005]本实用新型为了解决上述现有技术存在的不足，本实用新型目的在于提供一种采用新的并机方式所获得的大功率正反换向脉冲电源，以克服现有技术的缺陷。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种大功率正反换向脉冲电源，所述大功率正反换向脉冲电源包括直流电源、负载、若干个并联的H桥小功率模块和若干个隔离驱动单元。其中，每个H桥小功率模块都含有正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管、正向下管开关管，共计四个开关管，每个开关管接一个独立的隔离驱动单元，隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻与对应的开关管的栅极连接，各个隔离驱动单元的负极与对应的开关管的源极连接共接地；各个H桥小功率模块的正向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各个H桥小功率模块的正向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各个H桥小功率模块的反向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，各个H桥小功率模块的反向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源；若干个并联的H桥小功率模块的输出正极并联后与负载的正极连接，其输出负极并联后与负载的负极连接；直流电源的正极分别与各个H桥小功率模块的正向上管开关管和反向上管开关管的漏极连接，直流电源的负极分别与各个H桥小功率模块的正向下管开关管和反向下管开关管的源极连接；从而获得由若干个H桥小功率模块并机的大功率正反换向脉冲电源。
[0007]优选地，本实用新型的大功率正反换向脉冲电源还包括若干个隔离二极管，至少一个隔离二极管接于各隔离驱动单元与对应的驱动电源之间，隔离二极管的正极接驱动电源，隔离二极管的负极接隔离驱动单元。
[0008]优选地，本实用新型的大功率正反换向脉冲电源，还包括若干个隔离电阻，至少一个隔离电阻接于各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间。
[0009]优选地，，本实用新型的大功率正反换向脉冲电源，还包括若干个隔离电感，至少一个隔离电感接于各H桥小功率模块的输出端。
[0010]优选地，，本实用新型的大功率正反换向脉冲电源中，所述开关管为MOS管或IGBT管。
[0011]因此，本实用新型的有益效果在于:本实用新型的大功率正反换向脉冲电源，采用若干个H桥小功率模块并机而成，每个开关管接一个独立的隔离驱动单元，且各H桥小功率模块中相同部位的开关管对应的隔离驱动单元共用一个驱动电源，大大减小了驱动电源的数量，并机结构简单、成本低，所获得的大功率正反换向脉冲电源性能稳定、可靠，能够满足需要大功率的正反换向脉冲电源的电镀的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是现有技术的H桥式正反换向脉冲电源的小功率开关管组成的H桥小功率模块的电路框图；
[0013]图2是现有技术中的一种小功率模块并机方式的电路图；
[0014]图3是现有技术中的另一种小功率模块并机方式的电路图；
[0015]图4是本实用新型实施例的H桥小功率模块的电路图；
[0016]图5是本实用新型实施例的两个H桥小功率模块并机的原理图；
[0017]图6是本实用新型实施例的大功率正反换向脉冲电源的并机接线示意图。
[0018]附图标记说明如下:
[0019]pu源驱动脉冲101、隔离驱动单元102、隔离二极管103、驱动电源104、栅极限流电阻105、正向上管开关管106、隔离电阻107、隔离驱动单元的电源地108、nu源驱动脉冲
201、nu隔离驱动单元202、隔离二极管203、驱动电源204、栅极限流电阻205、反向上管开关管206、隔离电阻207、隔离驱动单元的电源地208、nd源驱动脉冲301、nd隔离驱动单元302、隔尚二极管303、驱动电源304、栅极限流电阻305、反向下管开关管306、隔尚电阻307、隔离驱动单元的电源地308、pd源驱动脉冲401、pd隔离驱动单元402、隔离二极管403、驱动电源404、栅极限流电阻405、正向下管开关管406、隔离电阻407、隔离驱动单元的电源地408、直流电源的正极501、直流电源的负极502、输出正极601、隔离电感602、输出负极603、 负载701、正极702、负极703。
【具体实施方式】
[0020]为了使审查员能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。
[0021]本实用新型的大功率正反换向脉冲电源的关键在于，在采用若干个H桥小功率模块并机时，每个H桥小功率模块的相同部分的隔离驱动单元共用一个驱动电源，这样不仅减少了驱动电源的数量、节约了成本，而且减小了大功率正反换向脉冲电源的结构复杂程度，提高了大功率正反换向脉冲电源的稳定性和可靠性。
[0022]本实用新型的大功率正反换向脉冲电源，包括直流电源、负载、若干个并联的H桥小功率模块和若干个隔离驱动单元。其中，每个H桥小功率模块的结构如图4所示，每个H桥小功率模块都含有正向上管开关管106、反向上管开关管206、反向下管开关管306、正向下管开关管406，共计四个开关管，每个开关管接一个独立的隔离驱动单元，与正向上管开关管106对应的为pu隔尚驱动单兀102,与反向上管开关管206对应的为nu隔尚驱动单元202，与反向下管开关管306对应的为nd隔离驱动单元302，与正向下管开关管406对应的为Pd隔离驱动单元402。隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻105、205、305和405与对应的开关管的栅极连接，各隔离驱动单元的负极与对应的开关管的源极连接共接地。
[0023]本实用新型的再进一步的改进实施方式中，在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间连接有至少一个隔离电阻，用来将各个H桥小功率模块中的相同部位开关管的隔离驱动单元的电源地隔开，这样减少各开关管间相互间影响，并减少开关管形成的大电流对隔离驱动单元的电源地的干扰。具体地，在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间，即与隔离驱动单元的电源地108、208、308和408之间，连接有一个隔离电阻 107,207,307 和 407。
[0024]本实用新型的一种改进实施方式中，进一步的，在各隔离驱动单元与对应的驱动电源之间还连接了至少一个隔离二极管，隔离二极管的正极接驱动电源，隔离二极管的负极接隔离驱动单元。通过隔离二极管将隔离驱动单元与驱动电源隔开，减少相互影响，进一步提高大功率正反换向脉冲电源的稳定性和可靠性。具体地，隔离驱动单元102、202、302、402的正极分别通过隔离二极管103、203、303和403与相应的驱动电源104、204、304、404接通，具体的，正向上管开关管106对应的隔离驱动单元102通过Dpu隔离二极管103 (H桥小功率模块I是Dpul，H桥小功率模块2是Dpu2)接VCC_pu电源104 ;正向下管开关管406对应的隔离驱动单元402通过Dpd隔离二极管403 (H桥小功率模块I是Ddl，H桥小功率模块2是Dpd2)接VCC_pd电源404 ;反向上管开关管206相对应的隔离驱动单元202通过Dnu隔离二极管203 (H桥小功率模块I是Dnul，H桥小功率模块2是Dnu2)接VCC_nu电源204 ;反向下管开关管306相对应的隔离驱动单元302通过Dnd隔离二极管303 (H桥小功率模块I是Dndl，H桥小功率模块2是Dnd2)接VCC_nd电源304。
[0025]本实用新型的更进一步的改进实施方式中，在各H桥小功率模块的输出端连接至少一个隔尚电感，用来将各个H桥小功率模的输出隔开，减少各H桥小功率模块间的相互干扰。具体地，在H桥小功率模块的输出正极端连接有一个隔离电感602，H桥小功率模块的输出正极601与负载701的正极702连接，H桥小功率模块的输出负极603与负载701的负极703连接。正向上管开关管的漏极和反向上管开关管的漏极共同接于直流电源的正极501，反向下管开关管的栅极和正向下管开关管的栅极共同接于直流电源的负极502。正向上管开关管106对应的隔离驱动单元102的输入端接pu源驱动脉冲101，反向上管开关管206对应的隔离驱动单元202的输入端接nu源驱动脉冲201，反向下管开关管306对应的隔离驱动单元302的输入端接nd源驱动脉冲301，正向下管开关管406对应的隔离驱动单元402的输入端接Pd源驱动脉冲401。优选地，所有的开关管钧采用MOS管或IGBT管。
[0026]前述的H桥小功率模块，如图5和图6所示，图5是两个H桥小功率模块的并机示意图，图6是多个H桥小功率模块的并机示意图，各H桥小功率模块的正向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dpu隔离二极管(H桥小功率模块I是Dpul，H桥小功率模块2是Dpu2)共同接在电源VCC_pu上；各H桥小功率模块的正向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dpd隔离二极管(H桥小功率模块I是Ddl，H桥小功率模块2是Dpd2)共同接在电源VCC_pd上；各11桥小功率模块的反向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dnu隔离二极管(H桥小功率模块I是Dnul，H桥小功率模块2是Dnu2)共同接在电源VCC_nu上；各H桥小功率模块的反向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极通过Dnd隔离二极管(H桥小功率模块I是Dndl，H桥小功率模块2是Dnd2)共同接在电源VCC_nd上。各H桥小功率模块的输出正极并联后与负载的正极连接，各H桥小功率模块的输出负极并联后与负载的负极连接。直流电源的正极分别与各H桥小功率模块的正向上管开关管和反向上管开关管的漏极连接，直流电源的负极分别与各H桥小功率模块的正向下管开关管和反向下管开关管的源极连接；从而获得由若干个H桥小功率模块并机的大功率正反换向脉冲电源。
[0027]本实施例的大功率正反换向脉冲电源，采用若干个H桥小功率模块并机形成大功率的正反换向脉冲电源，各H桥小功率模块中各个开关管分别连接一个独立的隔离驱动单元，并且，各H桥小功率模块中相同部位的开关管对应的隔离驱动单元分别通过隔离二极管共接在一个驱动电源上，即H桥小功率模块中的四个部位的开关管的隔离驱动单元，分别对应的只有四个驱动电源，所有的隔离驱动单元按照其部位类型分别接在四个驱动电源上。减少了驱动电源的数量，同时，由于隔离二极管的使用，也减小了隔离驱动单元的相互影响。并且，在各开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间采用隔离电阻隔开，减少各开关管间相互间影响，并减少开关管形成的大电流对隔离驱动单元的电源地的干扰。在各H桥小功率模块之间，具体的，在各H桥小功率模块的输出正极采用隔离电感将各H桥小功率模块隔开，减少各H桥小功率模块之间的相互干扰。本例的大功率正反换向脉冲电源，并机结构简单，不仅节约了成本，而且大大的提高了大功率正反换向脉冲电源的稳定性和可靠性，能够满足的日益发展的电镀的需求。
[0028]需要声明的是，上述实用新型内容及【具体实施方式】意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种大功率正反换向脉冲电源，其特征在于，所述大功率正反换向脉冲电源包括直流电源、负载、若干个并联的H桥小功率模块和若干个隔离驱动单元； 其中，每个所述H桥小功率模块包括正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管和正向下管开关管，所述正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管或正向下管开关管分别与一个独立的隔离驱动单元连接，所述隔离驱动单元的输出端经过栅极限流电阻分别与对应的所述正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管或正向下管开关管的栅极连接，每个所述隔离驱动单元的负极分别与对应的所述正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管或正向下管开关管的源极连接共接地； 每个所述H桥小功率模块的正向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，每个所述H桥小功率模块的正向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，每个所述H桥小功率模块的反向上管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源，每个所述H桥小功率模块的反向下管开关管对应的隔离驱动单元的正极共接一个驱动电源； 若干个并联的所述H桥小功率模块的输出正极并联后与所述负载的正极连接，若干个并联的所述H桥小功率模块的输出负极并联后与所述负载的负极连接； 所述直流电源的正极分别与每个所述H桥小功率模块的正向上管开关管和反向上管开关管的漏极连接，所述直流电源的负极分别与每个所述H桥小功率模块的正向下管开关管和反向下管开关管的源极连接；从而获得由若干个H桥小功率模块并机的大功率正反换向脉冲电源。
2.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源，其特征在于，还包括若干个隔离二极管，至少一个隔离二极管接于各个隔离驱动单元与对应的驱动电源之间，所述隔离二极管的正极接驱动电源，所述隔离二极管的负极接隔离驱动单元。
3.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源，其特征在于，还包括若干个隔离电阻，至少一个隔离电阻接于各个开关管的源极与对应的隔离驱动单元的接地线之间。
4.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源，其特征在于，还包括若干个隔离电感，至少一个隔离电感接于各个H桥小功率模块的输出端。
5.根据权利要求1所述的大功率正反换向脉冲电源，其特征在于，所述正向上管开关管、反向上管开关管、反向下管开关管或正向下管开关管为MOS管或IGBT管。
【文档编号】H02M9/02GK203537263SQ201320510806
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】黄瑞炉, 丁少云, 黄海波, 张洪强 申请人:东莞市力与源电器设备有限公司