CN215450013U - 一种自动调整输出的电压源 - Google Patents
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Abstract
一种自动调整输出的电压源，包括输入滤波单元（1）、整流滤波单元（2）、开关变压器（3）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）、热敏元件（9）；能够根据温度的变化自动调整输出电压的大小,从而随温度的变化自动改变晶闸管触发电流的大小，使晶闸管的触发电流接近最佳值，既可降低高温时有关元器件的发热量，又可保证触发可靠，有效降低高温下的触发功率，有利于提高产品的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电压源，特别是对随温度变化较大的半导体元件的触发电流进行自动调整的电压源，属于电源技术领域。
背景技术
目前，国内外对随温度变化较大的半导体元件的控制电源，例如用于控制双向晶闸管的持续触发电流，如果按常规的技术使用固定的电压源供电，能够有效触发的电流受温度的影响很大，－40℃时的触发电流大约是25℃时的2倍，是85℃时的4倍，由于晶闸管是典型的半导体器件，温度对其特性影响很大，因此用固定的电压源供电容易发生过触发或欠触发的现象，会影响到系统的性能或可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种可以克服现有技术的不足，能够在晶闸管工作温度范围内，自动调整开关电源输出电压，从而随温度的变化自动改变晶闸管触发电流的大小，使晶闸管的触发电流接近最佳值，既可降低高温时有关元器件的发热量，又可保证触发可靠，有效降低高温下的触发功率。
本实用新型是这样实现的：一种自动调整输出的电压源，其特征在于，包括：输入滤波单元（1）、整流滤波单元（2）、开关变压器（3）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）、热敏元件（9）；其中：
输入滤波单元（1）的作用是抗干扰滤波，与整流滤波单元（2）构成电气连接；
整流滤波单元（2）对输入的市电交流电进行整流及滤波，变成脉动的直流电，与输入滤波单元（1）及开关变压器（3）构成电气连接；
开关变压器（3）起电压隔离变换作用，与整流滤波单元（2）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）构成电气连接；
控制与驱动单元（4）控制开关变压器的占空比，调节输出电压，与开关变压器（3）、光电耦合单元（7）构成电气连接；
整流输出1单元（5）输出第一组多路隔离电压，其电压值取决于交流输入电压及开关变压器的占空比，与开关变压器（3）构成电气连接；
整流输出2单元（6）输出第二组多路隔离电压，其电压值取决于交流输入电压及开关变压器的占空比，与开关变压器（3）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）构成电气连接；
光电耦合单元（7）的作用是对第二组隔离电压进行隔离取样，作为调节开关变压器占空比的信号，与控制与驱动单元（4）、整流输出2单元（6）、放大器单元（8）、热敏元件（9）构成电气连接；
放大器单元（8）对输出电压取样信号进行放大，与整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、热敏元件（9）构成电气连接；
热敏元件（9）用于检测温度，以便随温度的变化通过放大器单元（8）及光电耦合单元（7）自动调整开关电源输出电压，与光电耦合单元（7）、放大器单元（8）构成电气连接。
热敏元件（9）用于检测温度的元件是NTC元件。
本实用新型的优点及效果：
(1)能够根据温度的变化自动调整输出电压的大小。
(2)既可降低高温时有关元器件的发热量，又可保证晶闸管可靠地触发，有效降低高温下的触发功率，有利于提高产品的可靠性。
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说明。
图1是本实用新型的电气原理方框图。
图2是实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参看图1，一种自动调整输出的电压源，包括输入滤波单元（1）、整流滤波单元（2）、开关变压器（3）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）、热敏元件（9）。其中输入滤波单元（1）的作用是抗干扰滤波，与整流滤波单元（2）构成电气连接；整流滤波单元（2）对输入的市电交流电进行整流及滤波，变成脉动的直流电，与输入滤波单元（1）及开关变压器（3）构成电气连接；开关变压器（3）起电压隔离变换作用，与整流滤波单元（2）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）构成电气连接；控制与驱动单元（4）控制开关变压器的占空比，调节输出电压，与开关变压器（3）、光电耦合单元（7）构成电气连接；整流输出1单元（5）输出第一组多路隔离电压，其电压值取决于交流输入电压及开关变压器的占空比，与开关变压器（3）构成电气连接；整流输出2单元（6）输出第二组多路隔离电压，其电压值取决于交流输入电压及开关变压器的占空比，与开关变压器（3）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）构成电气连接；光电耦合单元（7）的作用是对第二组隔离电压进行隔离取样，作为调节开关变压器占空比的信号，与控制与驱动单元（4）、整流输出2单元（6）、放大器单元（8）、热敏元件（9）构成电气连接；放大器单元（8）对输出电压取样信号进行放大，与整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、热敏元件（9）构成电气连接；热敏元件（9）用于检测温度，以便随温度的变化通过放大器单元（8）及光电耦合单元（7）自动调整开关电源输出电压，与光电耦合单元（7）、放大器单元（8）构成电气连接。
热敏元件（9）用于检测温度的元件是NTC元件。
请进一步参看图2，输入滤波单元（1）起抗干扰滤波的作用，包括市电输入插座CZ1、NTC电阻R1、电容C1～C3、共模电感L1；R1型号为NTC5D-9，C1型号为0.22K275V-X2。
整流滤波单元（2）对输入的市电交流电进行整流及滤波，变成脉动的直流电，包括整流桥BR1、滤波电容C4。
开关变压器（3）起电压隔离变换作用，包括变压器T1，磁芯使用EI22。
控制与驱动单元（4）控制开关变压器的占空比，调节输出电压，包括单片开关稳压器集成电路U1、二极管D1、D2、电阻R2；U1的型号为TNY264；D1型号为P6KE200，D2型号为BYV26C；
连接方法是：集成电路U1的第2、3、7、8引脚相连接，且与电容C4的负极、整流桥BR1的负端、光耦U4的发射极、电容C5的一引脚相连接；集成电路U1的第1引脚与电容C5的另一引脚相连接；集成电路U1的第4引脚与电阻R2的一引脚相连接，且与光耦U4的集电极相连接，电阻R2的另一引脚连接到变压器T1的第1引脚；集成电路U1的第5引脚连接到变压器T1的第2引脚，与二极管D2的阳极相连接；
整流输出1单元（5）输出第一组2路隔离电压，作为大功率半导体器件的驱动电源，其中第1路隔离电压电路包括肖特基二极管D3、电容C6、C7、电感L2、电阻R3、发光二极管D8；第2路隔离电压电路包括肖特基二极管D4、电容C8、C9、电感L3、电阻R4、发光二极管D9；肖特基二极管D3、D4型号为11DQ10。
整流输出2单元（6）输出隔离的第二组2路电压，此2路电路连接成正负电压源，作为大功率半导体器件系统的控制电源，其中第1路隔离电压电路包括肖特基二极管D5、电容C10～C12、电感L4、集成电路U2、电阻R5、发光二极管D10；第2路隔离电压电路包括肖特基二极管D6、电容C13、C14、集成电路U3；U2的型号为LM7805, U3的型号为LM7905；肖特基二极管D5、D6型号为11DQ10。
光电耦合单元（7）对第二组隔离电压进行隔离取样，作为调节开关变压器占空比的信号，包括光电耦合器U4、电阻R6、R7，U4的型号为PC817A；
连接方法是：光耦U4的集电极与集成电路U1的第4引脚及电阻R2的一引脚相连接，光耦U4的发射极连接到集成电路U1的第2、3、7、8引脚；光耦U4的二极管两端与电阻R7并联，其阳极还连接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接到二极管D5的阴极及电容C10的正极；光耦U4的二极管阴极连接到放大器U5的输出端及热敏电阻R8的一端。
放大器单元（8）对输出电压取样信号进行放大，包括放大器U5、稳压二极管D11、电阻R9～R12、电容C15；U5型号为TLV2252ID；
连接方法是：集成电路U5的第8引脚接+5V电源，集成电路U5的第4引脚接GND，集成电路U5的第1引脚连接到光耦U4的二极管阴极与电阻R7、热敏电阻R8的公共连接端；集成电路U5的第2引脚连接到电阻R11与电阻R12的公共连接端，电阻R11的另一端与热敏电阻R8相连接，电阻R12的另一端接GND；集成电路U5的第3引脚连接到电阻R10的一端，R10的另一端与电阻R9的一端及二极管D11的阴极相连接，电阻R9的另一端与+5V相连接，二极管D11的阳极接GND；电容C15的两端分别连接到靠近集成电路U5的+5V和GND。
热敏元件（9）包括电阻R8；使用NTC型热敏电阻。
Claims (5)
1.一种自动调整输出的电压源，其特征在于，包括：输入滤波单元（1）、整流滤波单元（2）、开关变压器（3）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）、热敏元件（9）；其中：
输入滤波单元（1）的作用是抗干扰滤波，与整流滤波单元（2）构成电气连接；
整流滤波单元（2）对输入的市电交流电进行整流及滤波，变成脉动的直流电，与输入滤波单元（1）及开关变压器（3）构成电气连接；
开关变压器（3）起电压隔离变换作用，与整流滤波单元（2）、控制与驱动单元（4）、整流输出1单元（5）、整流输出2单元（6）构成电气连接；
控制与驱动单元（4）控制开关变压器的占空比，调节输出电压，与开关变压器（3）、光电耦合单元（7）构成电气连接；
整流输出1单元（5）输出第一组多路隔离电压，其电压值取决于交流输入电压及开关变压器的占空比，与开关变压器（3）构成电气连接；
整流输出2单元（6）输出第二组多路隔离电压，其电压值取决于交流输入电压及开关变压器的占空比，与开关变压器（3）、光电耦合单元（7）、放大器单元（8）构成电气连接；
光电耦合单元（7）的作用是对第二组隔离电压进行隔离取样，作为调节开关变压器占空比的信号，与控制与驱动单元（4）、整流输出2单元（6）、放大器单元（8）、热敏元件（9）构成电气连接；
放大器单元（8）对输出电压取样信号进行放大，与整流输出2单元（6）、光电耦合单元（7）、热敏元件（9）构成电气连接；
热敏元件（9）用于检测温度，以便随温度的变化通过放大器单元（8）及光电耦合单元（7）自动调整开关电源输出电压，与光电耦合单元（7）、放大器单元（8）构成电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动调整输出的电压源，其特征在于，所述的热敏元件（9）用于检测温度的元件是NTC元件。
3.根据权利要求1所述的一种自动调整输出的电压源，其特征在于，所述的控制与驱动单元（4）控制开关变压器的占空比，调节输出电压，包括单片开关稳压器集成电路U1、二极管D1、D2、电阻R2；U1的型号为TNY264；D1型号为P6KE200，D2型号为BYV26C；
连接方法是：集成电路U1的第2、3、7、8引脚相连接，且与电容C4的负极、整流桥BR1的负端、光耦U4的发射极、电容C5的一引脚相连接；集成电路U1的第1引脚与电容C5的另一引脚相连接；集成电路U1的第4引脚与电阻R2的一引脚相连接，且与光耦U4的集电极相连接，电阻R2的另一引脚连接到变压器T1的第1引脚；集成电路U1的第5引脚连接到变压器T1的第2引脚，与二极管D2的阳极相连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动调整输出的电压源，其特征在于，所述的光电耦合单元（7）对第二组隔离电压进行隔离取样，作为调节开关变压器占空比的信号，包括光电耦合器U4、电阻R6、R7，U4的型号为PC817A；
连接方法是：光耦U4的集电极与集成电路U1的第4引脚及电阻R2的一引脚相连接，光耦U4的发射极连接到集成电路U1的第2、3、7、8引脚；光耦U4的二极管两端与电阻R7并联，其阳极还连接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接到二极管D5的阴极及电容C10的正极；光耦U4的二极管阴极连接到放大器U5的输出端及热敏电阻R8的一端。
5.根据权利要求1所述的一种自动调整输出的电压源，其特征在于，所述的放大器单元（8）对输出电压取样信号进行放大，包括放大器U5、稳压二极管D11、电阻R9～R12、电容C15；U5型号为TLV2252ID；
连接方法是：集成电路U5的第8引脚接+5V电源，集成电路U5的第4引脚接GND，集成电路U5的第1引脚连接到光耦U4的二极管阴极与电阻R7、热敏电阻R8的公共连接端；集成电路U5的第2引脚连接到电阻R11与电阻R12的公共连接端，电阻R11的另一端与热敏电阻R8相连接，电阻R12的另一端接GND；集成电路U5的第3引脚连接到电阻R10的一端，R10的另一端与电阻R9的一端及二极管D11的阴极相连接，电阻R9的另一端与+5V相连接，二极管D11的阳极接GND；电容C15的两端分别连接到靠近集成电路U5的+5V和GND。
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|---|---|---|---|---|
| US12099389B2 (en) | 2022-05-10 | 2024-09-24 | Apple Inc. | Systems and methods for thermal management using a mixed topology switching regulator |
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