专利名称：高压高频大功率斩波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流电源调压用的斩波器，特别是一种高压高频大功率斩波器。
现有的高压大功率斩波器由输入滤波电路、斩波开关、脉宽调制电路、驱动电路、输出滤波器及保护电路等组成，其中斩波开关由可关断晶闸管(GTO)或单个绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成。采用GTO作斩波开关的斩波器虽然耐压高、功率大，但其斩波频率低，一般不超过2MHz，这样使得斩波后的输出滤波器体积和重量增加，噪声大，闭环调节速度慢，斩波控制电路复杂、效率低；采用单个IGBT作为斩波开关的斩波器虽然开关速度快、斩波频率高，但其耐压低、功率小，满足不了高压大功率的需要。
本实用新型的目的在于克服上述斩波器的不足，而提供一种斩波频率高、工作电压高、效率高、功率大、无噪声，且工作可靠的高压高频大功率斩波器。
本实用新型的目的通过如下措施达到它由输入尖峰抑制电路、斩波主开关电路、输出滤波器、PWM脉宽调制及驱动电路、保护电路组成，其特点在于斩波开关电路由两上或两个以上的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)依次串联组成。斩波器的输入高电压经输入尖峰抑制电路后进入由两个或两个以上的IGBT组成的斩波开关电路，由其输出高压高频大功率方波电压，经过输出滤波器滤波后输出所需要的平滑直流电压；从输出滤波器输出端引出两路信号，一路进入PWM脉宽调制及驱动电路，使其输出宽度可变的正负方波信号控制斩波开关电路中每个IGBT在高频情况下，同时导通和关断，起到负反馈调节作用；另一路信号经保护电路控制PWM，使斩波输出在过流及过压情况下，得到有效的保护，同时保护电路还监视斩波开关的输入，使斩波器在输入欠压及过压情况下也得到保护为了保证斩波开关电路在稳态及高频通、断的瞬间每个IGBT所承受的电压相等，在每个IGBT的源极和漏极之间均接有均压、吸收电路。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1.本实用新型由于采用多个IGBT串联，因此，工作电压高、斩波频率高、功率大，体积小，波纹小，无噪声，效率高，输出波纹电压小，调节速度快。
2.由于采用均压、吸收电路及快速保护电路，因此，整个斩波器工作可靠性高。
以下结合附图及实施侧对本实用新型进一步详细说明。
图1为本实用新型的原理框图；图2、图3为本实用新型的电原理图。
参见附图1、2、3，本实用新型由输入尖峰抑制电路1、斩波开关电路2、输出滤波器3、PWM脉宽调制及驱动电路4、保护电路5组成，整个斩波器采用PID调节，其中输入尖峰抑制电路1由XL1、C1、C2、V1组成，其输出接到由三只IGBT即K1-K3组成的斩波主开关电路2上，在K1-K3的源极和漏极之间均并接有均压吸收电路，均压吸收电路由静态均压电阻R2、R4、R6，及瞬态尖峰吸收电路R1、R3、R5，V2、V3、V4、C4、C5、C6组成，K3的源极接到由XL2、C7、C3组成的输出滤波器3的输入端，脉宽调制器及驱动电路4由脉宽调制芯片IC14及外围电路、三个专用驱动芯片IC11-IC13及外围电路组成，三个驱动芯片IC11-IC14的输出分别接K1-K3的栅极D1-D3，保护电路5由输入电压传感器LV1、输出电压传感器LV2、输出电流传感器LA1、电压比较器IC1、IC2、保持器IC3、IC4、反相器IC7、IC8、继电器S1、S2、与门IC9、电子开关IC10等组成。
本实用新型的脉宽调制芯片IC 14根据由输出电压传感器LV2测得的输出电压的大小，输出不同脉宽的方波信号，驱动专用驱动芯片IC11-IC13输出正负方波信号，控制K1-K3导通及关断的占空比，使输出电压稳定。在稳态工作及K1-K3导通及关断瞬间的均压是靠均压吸收电路来保证的。
当输入电压正常时，LV1的采样信号经IC1比较，比较结果经IC3、IC4保持，再经IC7、IC8反相，使继电器S1、S2的线圈均为低电平，其常闭触点闭合，IC14工作，从而使斩波器也工作。当输入欠压时，LV1的采样信号经IC1比较，结果经IC3、IC4保持，经IC7、IC8反相后，使继电器S1为高电平，S2为低电平，S1吸合，S2不动作，由于S1及S2的常闭触点为串联，使IC14失电，斩波器停止工作。当输入过压时，使继电器S1为低电平，S2为高电平，S1不动作，S2吸合，斩波器停止工作；当输出电压、电流正常时，LA1、LV2采样信号经IC2比较后，IC5、IC6均输出低电平，电子开关IC10断开，IC14正常工作，斩波器工作。当输出过压时，LV2采样信号经IC2比较后，IC6输出高电平，电子开关闭合，IC14第4脚为高电平，故IC14停止发脉冲，使斩波器停止工作。当输出过流时，LA1采样信号经IC2比较后，IC5输出高电平，电子开关IC10闭合，IC14第4脚为高电平，停止发送脉冲，斩波器停止工作。输出过流、过压保护后，要重新工作，按复位按键S3，将IC5、IC6的R非端置成低电平，电子开关IC10断开，IC14的第4脚为低电平，斩波器工作。
权利要求1.一种直流电源调压用的高压高频大功率斩波器，由输入尖峰抑制电路、斩波开关电路、输出滤波器、PWM脉宽调制及驱动电路、保护电路组成，其特征在于斩波开关电路由两个或两个以上的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联组成。
2.根据权利要求1所述的斩波器，其特征在于在每个IGBT的源极和漏极之间均接有均压吸收电路。
3.根据权利要求2所述的斩波器，其特征在于每个均压吸收电路由并接在IGBT栅极、漏极之间的静态均压吸收电阻及RCD瞬态尖峰吸收电路组成。
4.根据权利要求1所述的斩波器，其特征在于保护电路为快速保护电路，它由输入电压传感器、输出电压传感器、输出电流传感器、保持器、两个触点相串接的继电器组成，输入电压传感器的输出依次经电压比较器、保持器、与两个触点相串接的继电器相连，第二个继电器的输出接脉宽调制器及驱动电路，输出电压传感器及输出电流传感器的输出分别依次经电压比较器、保持器、及电子开关也接到脉宽调制器上。
5.根据权利要求1所述的斩波器，其特征在于输入尖峰抑制电路由LC滤波器、与电感L反向并联的快速二极管及高频电容组成。
6.根据权利要求1所述的斩波器，其特征在于脉宽调制器采用TL494芯片，驱动电路采用快速驱动芯片M57958L。
专利摘要一种直流电源调压用的高压高频大功率斩波器，由输入尖峰抑制电路、斩波开关电路、输出滤波器、脉宽调制及驱动电路、保护电路组成，其特点在于斩波开关电路由两个或两个以上的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联而成。本实用新型具有工作电压高、斩波频率高、输出功率大，体积小，效率高，无噪声，工作可靠的优点，特别适合于静止式地铁辅助电源使用。
文档编号H03K5/08GK2269672SQ9621386
公开日1997年12月3日 申请日期1996年6月25日 优先权日1996年6月25日
发明者原怀西, 王成桥, 王利勇, 曲明玉 申请人:中国航天工业总公司第一研究院第十五研究所