CN204030965U - 一种三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路，包括降压供电电路和第二级供电电路，降压供电电路包括直流输入电路、功率变换电路、PWM控制电路、采样反馈电路和低压直流输出电路，第二级供电电路包括开关管、PWM控制器和复数个从变压器和复数个直流输出端；从变压器原边绕组的第一端接降压供电电路低压直流输出电路的正极，从变压器原边绕组的第二端通过开关管接所述低压直流输出电路的负极，开关管的控制端接PWM控制器的PWM控制信号输出端；从变压器的副边绕组通过整流滤波电路接直流输出端。本实用新型的辅助电源电路输出电压精度高、纹波小、变压器易于制作。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及三相工频逆变器，尤其涉及一种三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路。
[背景技术]
三相工频逆变器驱动板的辅助电源的作用主要是给IGBT模块的驱动电路提供电源，三相工频逆变器的功率变换器件是IGBT模块，因为IGBT模块价格比较高，所以其驱动电压要稳定，IGBT正常工作后驱动电压不能被拉低，纹波要小。如果驱动电压精度难以控制，其后果是有可能会把IGBT烧坏。
传统三相大功率逆变器的辅助电源电路的结构和原理如图1所示，包括直流输入电路、功率变换电路、PWM控制电路、采样反馈电路和低压直流输出电路。功率变换电路包括主变压器T1的原边绕组和MOS管Q1，PWM控制电路包括PWM控制芯片U1，采样反馈电路包括输出电压采样电路、基准电压电路和隔离反馈电路，低压直流输出电路包括变压器T1的多个副边绕组和对应的整流滤波输出电路。三相大功率逆变器的IGBT驱动需要多组隔离的正负电源，IGBT驱动电源有6路，这么多的输出做在一个变压器上有一定的困难，从安全的角度考虑，变压器引脚间距需要有一定的安全距离。图1所示的三相大功率逆变器的辅助电源电路可以看到变压器T1需要16个引脚，这么多引脚的骨架很难制作，而且绕组在相同圈数的情况下外圈的绕组比内圈的绕组的耦合效果差，外圈绕组的输出电压会比内层的绕组小，变压器输出电压精度难以控制，其后果是有可能会把IGBT烧坏。
[实用新型内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种输出电压精度高、纹波小、变压器易于制作的三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路，包括降压供电电路和第二级供电电路，降压供电电路包括直流输入电路、功率变换电路、PWM控制电路、采样反馈电路和低压直流输出电路，第二级供电电路包括开关管、PWM控制器和复数个从变压器和复数个直流输出端；从变压器原边绕组的第一端接降压供电电路低压直流输出电路的正极，从变压器原边绕组的第二端通过开关管接所述低压直流输出电路的负极，开关管的控制端接PWM控制器的PWM控制信号输出端；从变压器的副边绕组通过整流滤波电路接直流输出端。
以上所述的辅助电源电路，从变压器包括复数个副边绕组，每个副边绕组通过对应的整流滤波电路接对应的直流输出端。
以上所述的辅助电源电路，所述的开关管是第二MOS管，第二MOS管的漏极接从变压器原边绕组的第二端，源极接所述低压直流输出电路的负极，栅极接PWM控制器的PWM控制信号输出端。
以上所述的辅助电源电路，PWM控制器采用555时基集成电路及其***电路。
以上所述的辅助电源电路，从变压器副边绕组为带有中心抽头的绕组，整流滤波电路包括第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容，从变压器副边绕组第一端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极接直流输出端的正极；从变压器副边绕组第二端接第二二极管的阴极，第一二极管的阳极接直流输出端的负极；从变压器副边绕组的中心抽头接地，第一电容接在直流输出端的正极与地之间，第二电容接在直流输出端的负极与地之间。
以上所述的辅助电源电路，变压器副边绕组第一端与从变压器原边绕组的第一端是同名端。
以上所述的辅助电源电路，包括削反峰二极管，从变压器原边绕组包括第三端，变压器原边绕组的第一端从第二端与第三端之间的抽头引出；削反峰二极管的阳极接所述低压直流输出电路的负极，阴极接变压器原边绕组的第三端。
以上所述的辅助电源电路，功率变换电路包括主变压器和第一MOS管，直流输入电路的正极接主变压器原边绕组的第一端，主变压器原边绕组的第二端接第二MOS管漏极，第二MOS管的源极接直流输入电路的负极，第二MOS管的栅极PWM控制电路的PWM输出端。
以上所述的辅助电源电路，低压直流输出电路包括主变压器的副边绕组和第一整流滤波电路，第一整流滤波电路接主变压器的副边绕组输出端；PWM控制电路包括电源控制芯片及其***电路，第二MOS管的栅极接电源控制芯片的PWM输出脚；采样反馈电路包括芯片供电电路、电压采样比较电路和光耦隔离电路，芯片供电电路包括主变压器的第二副边绕组和第二整流滤波电路，第二整流滤波电路接主变压器的第二副边绕组输出端；电压采样比较电路接第二整流滤波电路的输出端，电压采样比较电路的输出端通过光耦隔离电路接电源控制芯片的频率补偿输入脚。
以上所述的辅助电源电路，采样反馈电路包括电流采样电阻，第二MOS管的源极通过电流采样电阻接直流输入电路的负极；第二MOS管的源极接电源控制芯片电流检测输入脚。
本实用新型三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路输出电压精度高、纹波小、变压器易于制作。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是现有技术三相大功率逆变器的辅助电源电路的原理图。
图2是本实用新型实施例三相工频逆变器驱动板辅助电源第一级电路的原理图。
图3是本实用新型实施例三相工频逆变器驱动板辅助电源第二级电路的原理图。
[具体实施方式]
本实用新型三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路的实施例的结构如图2和图3所示，一共包括两部分电路，第一级是降压供电电路，把220V直流输入电压降到12V电压供给第二级电路使用，第二级电路把降压后的电压转换成多路的正负电源输出。
第一级降压供电电路的工作原理如图2所示：括直流输入电路、功率变换电路、PWM控制电路、采样反馈电路和低压直流输出电路。电路采用反激变换电路，当变换器接通电源时，输入直流220V电压经由电阻R1和启动二极管D2组成的启动电路稳压降压后接UC3843的7脚,启动电源控制芯片U1(固定频率电流模式控制器UC3843)进入正常工作，主变压器T1副边绕组N3的供电电路开始工作，输出经D6和C11整流及滤波后输出+12V电压，+12V电压由二极管D1送到UC3843的7脚，+12V电压高于芯片UC3843的启动电压使启动二极管D2反偏，启动电路停止工作，由副边绕组N3的供电电路供电。
变换电路进入正常工作后，依据PWM脉宽调制方式工作，220V直流输入电压正极接主变压器T1的原边绕组N1的1脚，N1绕组的2脚接MOS管Q1的D极(漏极)，MOS管Q1的S极(源极)经电流采样电阻R7接直流输入负极(地)。MOS管Q1的G极(栅极)通过驱动电阻R4接到U1(UC3843)的PWM输出脚(6脚)。主变压器T1副边绕组N2的输出经过二极管D5整流以及电容C10器滤波后，产生12V输出直流电压，供第二级电路使用。
主变压器T1副边绕组N3的+12V输出电压由电阻R15和R13分压后，与三端可调分流基准电压源U3(TL431)中的2.5V参考电压比较，然后通过光耦合器U2反馈到UC3843的频率补偿输入脚(1脚)，控制输出脉冲的占空比，稳定主变压器T1副边绕组N2和N3的输出。电流采样电阻R7检测到开关管Q1的过流信号，送入UC3843的电流检测输入脚(3脚)，封锁UC3843的输出信号，实现过流保护。
第二级电路把第一级电路降压后的12V电压转换成多路的正负电源输出电路，由PWM控制芯片U2(555时基集成电路)、MOS管Q2、变压器T2和变压器T3以及整流滤波输出电路组成。
第二级电路的工作原理如下：电路采用反激变换电路，用一个MOS管Q2推动两个从变压器T2和T3。
PWM控制器采用555时基集成电路及其***电路。当第一级有电压输出时，输入直流电压12V到U2(V)的供电脚(8脚)，U2得到供电启动到进入正常工作状态后，电路依据PWM调制方式工作。
从变压器T2和T3的结构相同，以从变压器T2为例，从变压器T2的原边绕组N1第一端(2脚)从第二端(3脚)与第三端(1脚)之间的抽头引出。削反峰二极管D8的阳极接第一级低压直流输出电路(12V直流电源)的负极，阴极接变压器原边绕组的第三端(1脚)。
12V直流电源的正极分别接从变压器T2和从变压器T3的原边绕组N1的第一端(2脚)，原边绕组N1的第二端(3脚)接MOS管Q2的D极(漏极)，MOS管Q2的S极(源极)接第一级低压直流输出电路(12V直流电源)的负极(地)。MOS管Q2的G极(栅极)通过驱动电阻R18接到U2(NE555)的PWM输出脚(3脚)。
从变压器T2和从变压器T3各有两个副边绕组，两个副边绕组的输出有各自的整流二极管整流，各自的滤波电容滤除杂波后，输出稳定的直流电压。
从变压器T2和从变压器T3的副边绕组都是带有中心抽头的绕组，以的副边绕组N2、N3为例，整流滤波电路包括二极管D10、二极管D11、电容C14和电容C15，从变压器副边绕组第一端接二极管D10的阳极，二极管D10的阴极接直流输出端的正极OUT1+；从变压器副边绕组N2、N3第二端接二极管D11的阴极，二极管D11的阳极接直流输出端的负极OUT1-；从变压器副边绕组N2、N3的中心抽头接地out1GND，电容C14接在直流输出端的正极OUT1+与地out1GND之间，电容C15接在直流输出端的负极OUT1-与地out1GND之间。
从变压器副边绕组第一端与从变压器原边绕组的第一端是同名端。
第二级电路没有使用过压和过流保护电路，原因是第二级的输入电压是由第一级变换得来的稳定直流电，第二级电路PWM控制IC(NE555)所输出的PWM频率和脉宽是固定的，所以这种模式输出的电压更稳，输出电压纹波更少，变压器设计更加简单。
综上所述，主变压器T1的副边输出端的正极直接与第二级的两个从变压器T2、T3的原边绕组的一个输入端相连，从变压器T2、T3原边绕组的另一端与第二级电路中的MOS管的源极相连，MOS管的漏极接到主变压器次级输出的负极。第二级电路的PWM控制电路的输出端连接到第二级电路中MOS管Q2的栅极。从变压器的多组次级经整流、滤波后对IGBT供电。
和现有技术相比，本实用新型三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路实施例的有益效果是：主变压器和从变压器都比较容易设计，且各组输出电压精度高，纹波小。
Claims (10)
1.一种三相工频逆变器驱动板的辅助电源电路，包括降压供电电路，降压供电电路包括直流输入电路、功率变换电路、PWM控制电路、采样反馈电路和低压直流输出电路，其特征在于，包括第二级供电电路，第二级供电电路包括开关管、PWM控制器和复数个从变压器和复数个直流输出端；从变压器原边绕组的第一端接降压供电电路低压直流输出电路的正极，从变压器原边绕组的第二端通过开关管接所述低压直流输出电路的负极，开关管的控制端接PWM控制器的PWM控制信号输出端；从变压器的副边绕组通过整流滤波电路接直流输出端。
2.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，从变压器包括复数个副边绕组，每个副边绕组通过对应的整流滤波电路接对应的直流输出端。
3.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，所述的开关管是第二MOS管，第二MOS管的漏极接从变压器原边绕组的第二端，源极接所述低压直流输出电路的负极，栅极接PWM控制器的PWM控制信号输出端。
4.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，PWM控制器采用555时基集成电路及其***电路。
5.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，从变压器副边绕组为带有中心抽头的绕组，整流滤波电路包括第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容，从变压器副边绕组第一端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极接直流输出端的正极；从变压器副边绕组第二端接第二二极管的阴极，第一二极管的阳极接直流输出端的负极；从变压器副边绕组的中心抽头接地，第一电容接在直流输出端的正极与地之间，第二电容接在直流输出端的负极与地之间。
6.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，变压器副边绕组第一端与从变压器原边绕组的第一端是同名端。
7.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，包括削反峰二极管，从变压器原边绕组包括第三端，变压器原边绕组的第一端从第二端与第三端之间的抽头引出；削反峰二极管的阳极接所述低压直流输出电路的负极，阴极接变压器原边绕组的第三端。
8.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，功率变换电路包括主变压器和第一MOS管，直流输入电路的正极接主变压器原边绕组的第一端，主变压器原边绕组的第二端接第二MOS管漏极，第二MOS管的源极接直流输入电路的负极，第二MOS管的栅极PWM控制电路的PWM输出端。
9.根据权利要求8所述的辅助电源电路，其特征在于，低压直流输出电路包括主变压器的副边绕组和第一整流滤波电路，第一整流滤波电路接主变压器的副边绕组输出端；PWM控制电路包括电源控制芯片及其***电路，第二MOS管的栅极接电源控制芯片的PWM输出脚；采样反馈电路包括芯片供电电路、电压采样比较电路和光耦隔离电路，芯片供电电路包括主变压器的第二副边绕组和第二整流滤波电路，第二整流滤波电路接主变压器的第二副边绕组输出端；电压采样比较电路接第二整流滤波电路的输出端，电压采样比较电路的输出端通过光耦隔离电路接电源控制芯片的频率补偿输入脚。
10.根据权利要求9所述的辅助电源电路，其特征在于，采样反馈电路包括电流采样电阻，第二MOS管的源极通过电流采样电阻接直流输入电路的负极；第二MOS管的源极接电源控制芯片电流检测输入脚。
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