CN218940950U - 一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，属于电源功放技术领域，包括自振荡开关电源和自振荡高压开关功放，解决了提供一种体积小、重量轻、保护功能强大、使用灵活的智能融合终端检测的电压功放的技术问题，本实用新型功率大、体积小、重量轻，电源和功放一体化，输入电压支持市电或者其他直流电源，且可以组合使用，能应付多种场合，使用灵活，强大的保护功能，尤其是功放本身过流保护功能强大，安全可靠。

Description

一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备

技术领域

本实用新型属于电源功放技术领域，涉及一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备。

背景技术

目前市场上智能融合终端的检测设备使用的功放有诸多缺陷：

1、检测设备中大部分采用的是线性功放，在输出AC220V满载(阻性负载)功率为400W时，由于线性功放的效率不高，功率越大损耗越大，意味着线性功放的体积需要做得很大且需要很大的散热器，这样体积和重量就变大。

2、检测设备中也有采用开关功放的，但是市面上大多数的开关功放为音频上使用，最大的输出电压为AC100V左右，只能采用BTL的形式，将两块功放串联使用才能输出AC220V，无形中又增加了体积和重量。为了减小体积直接输出AC220V，就需要提高功放的输入电压，计算下来需要输入DC400V左右的电压，这种高压的开关功放基本在市面上找不到，很少的高压开关功放采用的是半桥IGBT整流，由于IGBT的物理极限，关断延迟和死区时间不能太小，导致使用IGBT频率做不快，后级滤波电感的体积也会变大。

3、检测设备中也有使用互感器升压的方式，这样无论是线性还是开关的功放不需要直接输出AC220V，可以通过互感器升压得到，这样功放就可以做得比较小，但是多了变压器的体积和重量，整体的体积和重量没有得到改善。

4、功放电源问题：无论是线性功放还是开关功放的供电电源除了需要一个高压直流供电外(±HV)，还需要很多±DC12V、±DC5V等为芯片、运放供电。目前常用的是使用开关电源，这就存在几个问题：一是市面上得高压直流开关电源很少，上面算得需要DC400V(或±DC200V)左右的电压，这样就更少了，只能通过多个开关电源串联得方式获得；二是小的直流开关电源比较好找，甚至可以使用DC-DC，但是这样总体看来无论是体积重量还是成本都是比较高的。

5、最大的问题在保护方面：检测设备中采用的功放无论是线性的还是开关类型的，虽然有采用了过流、过温、过压欠压等保护，但是实际使用还是会出现问题。例如输出小电压(AC2V)时，功放保护不及时会损坏；过流保护多是检测的平均值，当大的脉冲电流过来时就保护不住。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，解决了提供一种体积小、重量轻、保护功能强大、使用灵活的智能融合终端检测的电压功放的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，包括自振荡开关电源和自振荡高压开关功放，自振荡开关电源外接DC360V电源，自振荡开关电源用于为自振荡高压开关功放提供工作电压；

自振荡高压开关功放包括用于隔离输入信号和输出信号的光电隔离单元、用于调节振荡频率的自振荡调节单元、全桥功放单元、LC滤波单元和保护单元，保护单元用于过流保护、过温保护和高频信号保护；

光电隔离单元连接自振荡调节单元，自振荡调节单元连接全桥功放单元，全桥功放单元连接LC滤波单元，保护单元为全桥功放单元提供保护。

优选的，所述自振荡开关电源包括ROYER推挽自激电路。

优选的，所述ROYER推挽自激电路中，功率变压器和自振荡变压器为分离设置，MOSFET采用半桥电路结构，前级电容串联，后级采用倍压的方式。

优选的，所述光电隔离单元为数个光耦构成的光电隔离电路。

优选的，所述自振荡调节单元包括电压反馈电路、自振荡反馈电路和信号处理电路，电压反馈电路和自振荡反馈电路分别用于采集LC滤波单元输出的电压反馈信号和自振荡反馈信号，信号处理电路用于获取电压反馈信号和自振荡反馈信号，并根据电压反馈信号和自振荡反馈信号调节施加在所述全桥功放单元上的PWM控制信号。

优选的，所述全桥功放单元包括由MOS管构成的全桥功放电路。

优选的，所述LC滤波单元包括双级LC滤波器。

优选的，在所述保护单元中，用于过流保护的电路包括用于超快过流保护的单脉冲检测保护电路、用于快过流保护的多脉冲检测积分保护电路、用于小电压输出过流保护的信号比较保护电路和用于大电流保护的电阻保护网络。

优选的，所述自振荡开关电源和所述自振荡高压开关功放设置在同一个PCB板上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，解决了提供一种体积小、重量轻、保护功能强大、使用灵活的智能融合终端检测的电压功放的技术问题，本实用新型功率大、体积小、重量轻，电源和功放一体化，输入电压支持市电或者其他直流电源，且可以组合使用，能应付多种场合，使用灵活，强大的保护功能，尤其是功放本身过流保护功能强大，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的与外部电源连接的原理图方框图；

图2是本实用新型的自振荡开关电源和自振荡高压开关功放原理图方框图；

图3是本实用新型的ROYER推挽自激电路的电路图；

图4是本实用新型的自振荡高压开关功放的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图4所示的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，包括自振荡开关电源和自振荡高压开关功放，自振荡开关电源外接DC360V电源，自振荡开关电源用于为自振荡高压开关功放提供工作电压；

本实施例中，自振荡开关电源外接的DC360V电源由外部电源提供，外部电路包括PFC电路或升压电源电路，PFC电路由外部AC100V-AC240V电源供电，并将AC100V-AC240V电源转化为DC360V电源后，提供给自振荡开关电源；升压电源电路由外部DC35V-DC48V电源供电，并将DC35V-DC48V电源升压为DC360V电源后，提供给自振荡开关电源。

在本实施例中，自振荡开关电源将DC360V电源转化为正负DC230V电源、正负DC12V电源和正5V电源，正负DC12V电源为两路隔离的电源。

本实施例中，为了配合自振荡电源和功放板使用，可以使用一块PFC电路或升压电源电路来搭配多个自振荡开关电源和自振荡高压开关功放。

所述自振荡开关电源包括ROYER推挽自激电路，减少外围元器件，减小体积，所述ROYER推挽自激电路中，功率变压器和自振荡变压器为分离设置，整体热损耗降低，效率提高；

MOSFET采用半桥电路结构，提高效率；

前级电容串联，后级采用倍压的方式，减小了电容的耐压值，减小了整体的体积。

如图3所示为本实施例中的ROYER推挽自激电路的电路图，本实施例中，ROYER推挽自激电路的启动电路由电容C25、电阻R34、电阻R33、电容C15、电容C18、二极管D15、二极管D14和电容C24构成，启动电路连接MOSFET构成的半桥电路，MOSFET构成的半桥电路连接自振荡变压器T2，并通过电容C15和电容C16串联，功率变压器T1连接二倍压电路。

在本实施例中，MOSFET采用半桥电路结构为Q9和Q10构成的半桥自激结构，通过前级电容串联，即电容C15和电容C16串联连接，T2为小体积的自振荡变压器，T2的走磁滞回线不断饱和，驱动Q9和Q10，体型小代表损耗就小。

T1为功率变压器，向外提供±12V、±230V等电源。

D11、D12、C26和C27构成后级的二倍压电路，通过倍压方式对外提供正负电源。

自振荡高压开关功放包括用于隔离输入信号和输出信号的光电隔离单元、用于调节振荡频率的自振荡调节单元、全桥功放单元、LC滤波单元和保护单元，保护单元用于过流保护、过温保护和高频信号保护；

光电隔离单元连接自振荡调节单元，自振荡调节单元连接全桥功放单元，全桥功放单元连接LC滤波单元，保护单元为全桥功放单元提供保护。

所述光电隔离单元为数个光耦构成的光电隔离电路，保证的输入信号与输出信号之间不受干扰。

本实施例中采用一个光耦对输入信号AMP_IN进行隔离。

所述自振荡调节单元包括电压反馈电路、自振荡反馈电路和信号处理电路，电压反馈电路和自振荡反馈电路分别用于采集LC滤波单元输出的电压反馈信号和自振荡反馈信号，信号处理电路用于获取电压反馈信号和自振荡反馈信号，并根据电压反馈信号和自振荡反馈信号调节施加在所述全桥功放单元上的PWM控制信号。

如图4所示为本实施例中的自振荡高压开关功放的电路图，其中自振荡反馈信号均在Q8、Q3、Q5和Q6这四个MOS管的输出端进行采集，放大器U3A及其外围电路构成自振荡反馈电路，放大器U1A及其外围电路构成了电压反馈电路，自振荡反馈电路的信号输入到自振荡信号处理放大器U4A上，经过U4A的处理后再通过驱动芯片驱动Q8、Q3、Q5和Q6这四个MOS管，电压反馈电路的信号则经过放大器U2A的处理后，加载到放大器U4A的负输入端，从而形成反馈回路。

本实施例中，电压反馈信号是在第一级LC电路后进行采集。

信号处理电路是由放大器U2A及其外围电路、放大器U4A及其外围电路、由比较器构成的电压比较电路、电平移位电路和驱动芯片构成。电压比较电路、电平移位电路和驱动芯片均为采用现有技术电路，故不详细叙述。

本实施例中，自振荡采用调节是过取样Δ-∑调制方式，输出的PWM波形可以保证其振荡频率在受到干扰后自动调整，对电源的要求比较低，电源电压即使波动±20V，自振荡频率也不会发生变化，将外部干扰的影响降到最低。

所述全桥功放单元包括由MOS管构成的全桥功放电路，本实用新型使用低导通电阻和更低栅极电荷性能的650V高压超级结(SJ)MOS管，既能保证在自振荡频率较高时MOS导通截止动态工作的能力又能减小MOS损耗以提高效率。全桥放大提高了整体的功率。

所述LC滤波单元包括双级LC滤波器，滤出的波形更干净、失真度好。

电感L1和电容C3为第一级LC滤波器，电感L2和电容C4为第二级滤波器，电感L1、电容C3、电感L2和电容C4负责对Q8和Q3的输出信号进行滤波。

同理，电感L3和电容C7同样构成了第一级LC滤波器，电感L4和电容C8同样构成了第二级滤波器，电感L3、电容C7、电感L4和电容C8负责对Q5和Q6的输出信号进行滤波。

双极LC从第一级LC反馈是为了更好的相位裕度，后一级LC为了滤波。

优选的，在所述保护单元中，用于过流保护的电路包括用于超快过流保护的单脉冲检测保护电路、用于快过流保护的多脉冲检测积分保护电路、用于小电压输出过流保护的信号比较保护电路和用于大电流保护的电阻保护网络。

优选的，所述自振荡开关电源和所述自振荡高压开关功放设置在同一个PCB板上。

本实用新型所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，解决了提供一种体积小、重量轻、保护功能强大、使用灵活的智能融合终端检测的电压功放的技术问题，本实用新型功率大、体积小、重量轻，电源和功放一体化，输入电压支持市电或者其他直流电源，且可以组合使用，能应付多种场合，使用灵活，强大的保护功能，尤其是功放本身过流保护功能强大，安全可靠。

Claims (9)

1.一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：包括自振荡开关电源和自振荡高压开关功放，自振荡开关电源外接DC360V电源，自振荡开关电源用于为自振荡高压开关功放提供工作电压；

自振荡高压开关功放包括用于隔离输入信号和输出信号的光电隔离单元、用于调节振荡频率的自振荡调节单元、全桥功放单元、LC滤波单元和保护单元，保护单元用于过流保护、过温保护和高频信号保护；

光电隔离单元连接自振荡调节单元，自振荡调节单元连接全桥功放单元，全桥功放单元连接LC滤波单元，保护单元为全桥功放单元提供保护。

2.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述自振荡开关电源包括ROYER推挽自激电路。

3.如权利要求2所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述ROYER推挽自激电路中，功率变压器和自振荡变压器为分离设置，MOSFET采用半桥电路结构，前级电容串联，后级采用倍压的方式。

4.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述光电隔离单元为数个光耦构成的光电隔离电路。

5.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述自振荡调节单元包括电压反馈电路、自振荡反馈电路和信号处理电路，电压反馈电路和自振荡反馈电路分别用于采集LC滤波单元输出的电压反馈信号和自振荡反馈信号，信号处理电路用于获取电压反馈信号和自振荡反馈信号，并根据电压反馈信号和自振荡反馈信号调节施加在所述全桥功放单元上的PWM控制信号。

6.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述全桥功放单元包括由MOS管构成的全桥功放电路。

7.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述LC滤波单元包括双级LC滤波器。

8.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：在所述保护单元中，用于过流保护的电路包括用于超快过流保护的单脉冲检测保护电路、用于快过流保护的多脉冲检测积分保护电路、用于小电压输出过流保护的信号比较保护电路和用于大电流保护的电阻保护网络。

9.如权利要求1所述的一种智能融合终端检测设备用电压功放与电源一体化设备，其特征在于：所述自振荡开关电源和所述自振荡高压开关功放设置在同一个PCB板上。

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