[实用新型]一种模块化高压供电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及检测技术、信号处理与电气控制领域，特别涉及一种基于单片机系统电路的智能机械手控制系统。

背景技术

高压电源是微波功率模块(MPM)所必须的供电装置，MPM的核心单元是行波管放大器，其阴极，栅极、收集极均需要高压供电，且为了提高效率，其收集极常常又采用多级降压收集极技术，需要多组高压电源，因此整个行波管的供电需要多路高压电源供电。MPM具有宽带、高效、低噪、小体积、轻重量等优点而逐渐成为雷达、卫星通信星载系统、激光器、医用X射线等领域的标准化通用放大器，其供电电源技术难点也相应地主要集中在高功率密度化、高效率化、高可靠性、易于模块化等几个方面，因此选择合适的供电电路，是保证MPM 性能的前提。目前MPM供电电路大多采用移相全桥、谐振半桥/全桥、多谐振等电路方式，工作在高频PWM模式或高频谐振模式，前端由直流电源或经过整流后的交流电源作为输入，经高频变流后，通过高频隔离变压器在副边整流形成多组高压电源，其系统典型结构如图1所示。

移相全桥由于采用零电压开关（ZVS）方式，可以实现较大的功率等级和较高的转换效率，但存在一些明显的缺陷，例如输入电压不能太低，变化范围不能太宽，输出需要滤波电感，轻载时难以实现ZVS等，加之由于变压器升压变比高、匝数多而呈现较大的寄生参数，尤其是漏感会在高频开关工作中引起电压尖峰而威胁器件安全，因此导致此种电路很难实现更高等级的电压输出和更高的转换效率。

谐振半桥/全桥电路一般有串联谐振、并联谐振两种模式，由于利用寄生电感电容参与工作而避免了寄生参数对电路安全性的影响，同时由于可以实现功率开关管的零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS），提高了转换效率，降低了EMI噪声，提高了开关频率，实现了高效率高功率密度, 但同样存在低压输入场合时因隔离变压器升压变比较大导致在兼顾高绝缘要求时变压器设计困难，尤其在输入电压变化范围较宽和负载变化较大时系统闭环稳定性设计非常困难，轻载尤其是空载时难以实现输出电压的稳定。

多谐振电路是一种结合了串并联谐振优点的电路，但这种电路由于谐振元件的增加，工作模态中呈现多个谐振过程，使得电路参数的设计和优化都变得十分复杂和繁琐，同时它也不能解决在输入电压变化范围较宽和负载变化较大时系统闭环稳定性设计困难，轻载时输出电压的稳定等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够低压宽范围输入、高压搞隔离多路输出、输出电压稳定效率搞得高压供电电路。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：本实用新型提供了一种模块化高压供电电路，其特征在于，包括：升压电路，用于将输入的低压宽范围直流电压升压为相对电压较高的直流电压输出；谐振升压隔离电路，连接所述升压电路，用于将升压电路输出的直流电压转化为谐振交流电并通过变压隔离后输出；倍压整流电路，连接所述谐振升压电路，用于将谐振升压隔离电路谐振变化后输出的交流电整流为直流电并进行倍压升压。控制电路，用于升压电路、谐振升压隔离电路以及倍压整流电路的驱动控制。

优选的，所述升压电路包功率电感L1、功率开关Q1、功率二极管D1、输出电容C1，所述升压电路为Boost升压电路。

优选的，所述升压电路还包括对功率开关Q1进行采样提供闭环控制信号和输入过流保信号的电流采样单元CT1。

优选的，所述隔离电路包括桥式逆变电路、谐振电路、高频升压变压器T1和谐振电流采样单元CT2。

优选的，所述桥式逆变电路由功率开关单元Q2-Q5构成，其输入端电连接所述升压电路的输出端，所述逆变电路的两个桥臂中点为输出端，所述输出端电连接谐振回路，所述谐振电路路包括串联的功率电感L2和电容C2，所述谐振电路与所述高频升压变压器T1的原边组成谐振回路，所述高频升压变压器的副边绕组连接倍压整流电路。

优选的，所述隔离电路还包括谐振电流采样单元CT2。

优选的，所述倍压整流电路包括与n个桥式整流电路和一个电压采样单元，所述桥式整流电路有两个二极管和两个电容组成，所述n个桥式整流电路逐级串联，其中n对应高频升压变压器的副边绕组个数。

优选的，所述控制电路包括控制及保护单元、隔离辅助电源以及隔离驱动单元。

本实用新型的MPM行波管放大器高压供电电路，该电路采用前级宽范围输入升压、中间级恒频谐振隔离、付边多路倍压整流多路串联的方案，在集成了谐振变换器优点的同时，还可以达到以下的有益效果：