專利名稱：Igbt逆變式充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電機(jī)，特別是 一種IGBT逆變式充電機(jī)。
技術(shù)背景目前，市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的、常用的充電機(jī)還是上世紀(jì)六、七十年代的 用工頻(50Hz)變壓器設(shè)計(jì)的充電器和磁飽和穩(wěn)壓器式充電器。其雖具有簡 單、價(jià)廉和可靠等優(yōu)點(diǎn)，但卻存在重量大、效率低等缺陷?，F(xiàn)有的高頻大電 流充電器，雖然較好地解決了用工頻(50Hz)變壓器設(shè)計(jì)的充電器所存在的 缺陷，但由于其使用的功率器件是MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管，故該MOSFET場(chǎng)效 應(yīng)管自身所存在的導(dǎo)通電阻較大，具有正溫度系數(shù)以及導(dǎo)通損耗大、開啟門 限電壓較高等缺陷，導(dǎo)致了充電機(jī)也相應(yīng)地存在在大功率、高電壓、大電流 條件下工作時(shí)輸出功率下降、電源效率低下、工作穩(wěn)定性差等問題，且要求 驅(qū)動(dòng)變壓器繞組的匝數(shù)較多，既導(dǎo)致了變壓器用銅、用鐵量的增加，又使變 壓器的體積和重量增大。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種效率高、穩(wěn)定性好、耗材少、重量輕的IGBT 逆變式充電機(jī)。其技術(shù)方案是一種IGBT逆變式充電機(jī)，包括輸入整流濾波電路、IGBT 功率轉(zhuǎn)換電路、輸出整流濾波電路、低壓電源電路和電壓負(fù)反饋控制電路， 其特征在于所述的電壓負(fù)反饋控制電路由PWM調(diào)制器、光電耦合器、精 密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路、電壓負(fù)反饋取樣電路以及電壓負(fù)反饋取樣第一和第二 千預(yù)電路構(gòu)成；光電耦合器中的發(fā)光體和精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路串聯(lián)，連接 在輸出整流濾波電路的輸出端；電壓負(fù)反饋取樣電路由兩只取樣電阻串聯(lián)， 跨接在輸出整流濾波電路輸出回路上，兩只串聯(lián)取樣電阻的接點(diǎn)與精密可調(diào) 穩(wěn)壓集成電路的控制調(diào)整端連接；光電耦合器中的受光器輸出端與PWM調(diào) 制器的輸入端連接，PWM調(diào)制器的輸出端與功率轉(zhuǎn)換電路中的IGBT功率開 關(guān)管的柵極連接。電壓負(fù)反饋取樣第一干預(yù)電路由轉(zhuǎn)折電流鑒別器和反相器構(gòu)成，轉(zhuǎn)折電 流鑒別器和反相器串聯(lián)，轉(zhuǎn)折電流鑒別器的輸入端與連接在低壓側(cè)的蓄電池 充電電路中的電流采樣電阻連接，反相器的輸出端與電壓負(fù)反饋兩只串聯(lián)取 樣電阻的接點(diǎn)連接。 電壓負(fù)反饋取樣第二干預(yù)電路由比較器和定時(shí)器構(gòu)成，比較器和定時(shí)器 串聯(lián)，比較器的輸入端與連接在低壓側(cè)的蓄電池充電電路中的電流采樣電阻 連接，定時(shí)器的輸出端與電壓負(fù)反饋兩只串聯(lián)取樣電阻的接點(diǎn)連接。其技術(shù)效果是本實(shí)用新型由于釆用PWM控制技術(shù)，主變采用先進(jìn)的 軟磁鐵氧體鐵芯材料，特別是功率器件采用的IGBT絕緣柵雙極型晶體管是 一種大電流密度、高電壓激勵(lì)的場(chǎng)控制器件，因此其效率高，重量輕，節(jié)約 能源；同時(shí)，控制取樣采用光電耦合，即反饋信號(hào)實(shí)施隔離傳遞，實(shí)現(xiàn)電一 光一電功能轉(zhuǎn)換控制，使輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了隔離，不受其它任何電 氣干擾，具有很強(qiáng)的抗干擾能力；另外，采用電壓負(fù)反饋控制電路和電壓負(fù) 反饋取樣兩級(jí)干預(yù)電路，對(duì)鉛酸蓄電池施行恒流、恒壓、涓流三段式充電， 使其穩(wěn)定性好，且有利于蓄電池極化，降低電解液溫度，提高極板接受電荷 的能力，延長了蓄電池的使用壽命。

圖1為本實(shí)用新型電原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，IGBT逆變式充電機(jī)，包括輸入整流濾波電路、IGBT功率 轉(zhuǎn)換電路、輸出整流濾波電路、低壓電源電路和電壓負(fù)反饋控制電路。輸入 整流濾波電路由二極管Dl—6構(gòu)成橋式整流器，經(jīng)電容Cl濾波后變?yōu)椴ㄐ?很好的直流電壓。功率轉(zhuǎn)換電路由變壓器TR和IGBT功率開關(guān)管構(gòu)成，IGBT 功率開關(guān)管與變壓器TR的初級(jí)線圈N1串聯(lián)，連接在輸入整流濾波電路的輸 出回路上。IGBT功率開關(guān)管為高壓、高速大功率器件，耐壓能力為600— 1800V，電流容量為100—400A，關(guān)斷時(shí)間低至0.2us，能使變壓器TR穩(wěn)定 工作在lOOKHz的頻率上。變壓器TR采用先迸的軟磁鐵氧體鐵芯材料，導(dǎo) 線為避免趨膚效應(yīng)采用薄銅皮繞制，繞組采用"三明治"繞法，線圈骨架兩 端2毫米隔板，以達(dá)到耐壓3750V的要求。輸出整流濾波電路由變壓器TR 的次級(jí)線圈N2、整流二極管VD8、濾波電容C2構(gòu)成，其輸出供蓄電池E 充電。電壓負(fù)反饋控制電路由PWM調(diào)制器、光電耦合器、精密可調(diào)穩(wěn)壓集成 電路、電壓負(fù)反饋取樣電路以及電壓負(fù)反饋取樣第一和第二千預(yù)電路構(gòu)成。 光電耦合器IC3中的發(fā)光體和精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路IC4串聯(lián)，連接在輸出 整流濾波電路的輸出端。電壓負(fù)反饋取樣電路由取樣電阻Rll和R12串聯(lián)， 跨接在輸出整流濾波電路輸出回路上，兩只串聯(lián)取樣電阻的接點(diǎn)與精密可調(diào) 穩(wěn)壓集成電路的控制調(diào)整端連接。光電耦合器IC3中的受光器輸出端與PWM 調(diào)制器IC1的輸入端2腳連接，PWM調(diào)制器的輸出端6腳與功率轉(zhuǎn)換電路 中的IGBT功率開關(guān)管的柵極連接。PWM調(diào)制器的直流啟動(dòng)電壓由輸入整流 濾波電路供給，其工作運(yùn)行電壓由變壓器TR反饋線圈N3經(jīng)二極管VD7整 流和電容C2、 C3濾波后，經(jīng)其7腳供給。PWM調(diào)制器芯片釆用具有欠壓、 過流、過壓等多種保護(hù)功能，具有可微調(diào)的振蕩器，能夠根據(jù)信號(hào)輸入的大 小，精確反饋并調(diào)節(jié)輸出的占空比，從而控制IGBT功率轉(zhuǎn)換電路輸出電壓 和電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸蓄電池施行恒流、恒壓、涓流三段式充電。電壓負(fù)反饋取樣第一干預(yù)電路由轉(zhuǎn)折電流鑒別器IC2B和反相器IC2C構(gòu) 成，轉(zhuǎn)折電流鑒別器和反相器串聯(lián)，轉(zhuǎn)折電流鑒別器的輸入端與連接在低壓 側(cè)的蓄電池充電電路中的電流采樣電阻R22連接，反相器IC2C的輸出端與 電壓負(fù)反饋兩只串聯(lián)取樣電阻Rll和R12的接點(diǎn)連接，工作電壓由變壓器 TR次級(jí)線圈N4、整流二極管VD9和濾波電容C10構(gòu)成的低壓電源電路供 給。當(dāng)蓄電池進(jìn)入涓流充電階段時(shí)，反相器IC2C的8腳輸出高電位，這個(gè) 高電位沿R14、 Dl和R13到達(dá)電壓負(fù)反饋取樣電阻Rll和R12串聯(lián)的接點(diǎn)， 并到達(dá)IC4的控制調(diào)整端，相當(dāng)于減小了電壓負(fù)反饋上的取樣電阻，使主整 流輸出電壓降低為涓流充電低恒壓值。電壓負(fù)反饋取樣第二干預(yù)電路由比較器IC2D和定時(shí)器IC5構(gòu)成，比較 器和定時(shí)器串聯(lián)，比較器的輸入端與連接在低壓側(cè)的蓄電池充電電路中的電 流采樣電阻R21連接，定時(shí)器的輸出端與電壓負(fù)反饋兩只串聯(lián)取樣電阻Rll 和R12的接點(diǎn)連接，工作電壓由變壓器TR次級(jí)線圈N4、整流二極管VD9 和濾波電容C10構(gòu)成的低壓電源電路供給。定時(shí)器IC5是14位二進(jìn)制串行 計(jì)數(shù)器(分頻器)和內(nèi)含非門振蕩器集成電路。當(dāng)其3腳輸出為低電平對(duì)不 干預(yù)電壓負(fù)反饋取樣；輸出為高電平時(shí)則干預(yù)電壓負(fù)反饋取樣高電平沿 R15、 D2、 Dl和R13到達(dá)電壓負(fù)反饋取樣電阻Rll和R12串聯(lián)的接點(diǎn)，并到達(dá)ic4的控制調(diào)整端，相當(dāng)于減小r電壓負(fù)反饋上的取樣電阻，使主整流 輸出電壓降低為涓流充電低恒壓值。充電顯示器XS由分別連接在轉(zhuǎn)折電流鑒別器IC2B和反相器IC2C輸出 端的兩只彩色發(fā)光二極管構(gòu)成，用以顯示蓄電池在不同階段的充電狀況。
權(quán)利要求1、一種IGBT逆變式充電機(jī)，包括輸入整流濾波電路、IGBT功率轉(zhuǎn)換電路、輸出整流濾波電路、低壓電源電路和電壓負(fù)反饋控制電路，其特征在于所述的電壓負(fù)反饋控制電路由PWM調(diào)制器、光電耦合器、精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路、電壓負(fù)反饋取樣電路以及電壓負(fù)反饋取樣第一和第二干預(yù)電路構(gòu)成；光電耦合器(IC3)中的發(fā)光體和精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路(IC4)串聯(lián)，連接在輸出整流濾波電路的輸出端；電壓負(fù)反饋取樣電路由兩只取樣電阻(R11、R12)串聯(lián)，跨接在輸出整流濾波電路輸出回路上，兩只串聯(lián)取樣電阻的接點(diǎn)與精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路的控制調(diào)整端連接；光電耦合器中的受光器輸出端與PWM調(diào)制器(IC1)的輸入端連接，PWM調(diào)制器的輸出端與IGBT功率轉(zhuǎn)換電路中的IGBT功率開關(guān)管的柵極連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT逆變式充電機(jī)，其特征在于所述 的電壓負(fù)反饋取樣第一干預(yù)電路由轉(zhuǎn)折電流鑒別器(IC2B)和反相器(IC2C) 構(gòu)成，轉(zhuǎn)折電流鑒別器和反相器串聯(lián)，轉(zhuǎn)折電流鑒別器的輸入端與連接在蓄 電池充電電路中的電流采樣電阻(R22)連接，反相器的輸出端與電壓負(fù)反 饋兩只串聯(lián)取樣電阻(Rll、 R12)的接點(diǎn)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT逆變式充電機(jī)，其特征在于所述 的電壓負(fù)反饋取樣第二千預(yù)電路由比較器(IC2D)和定時(shí)器(IC5)構(gòu)成， 比較器和定時(shí)器串聯(lián)，比較器的輸入端與連接在低壓側(cè)的蓄電池充電電路中 的電流采樣電阻(R21)連接，定時(shí)器的輸出端與電壓負(fù)反饋兩只串聯(lián)取樣 電阻(Rll、 R12)的接點(diǎn)連接。
專利摘要IGBT逆變式充電機(jī)屬充電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。其目的是提供一種效率高、穩(wěn)定性好、耗材少、重量輕的IGBT逆變式充電機(jī)。其技術(shù)要點(diǎn)是電壓負(fù)反饋控制電路由PWM調(diào)制器、光電耦合器、精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路、電壓負(fù)反饋取樣電路以及電壓負(fù)反饋取樣第一和第二干預(yù)電路構(gòu)成；光電耦合器(IC3)中的發(fā)光體和精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路(IC4)串聯(lián)，連接在輸出整流濾波電路的輸出端；電壓負(fù)反饋取樣電路由兩只取樣電阻(R11、R12)串聯(lián)，跨接在輸出整流濾波電路輸出回路上，兩只串聯(lián)取樣電阻的接點(diǎn)與精密可調(diào)穩(wěn)壓集成電路的控制調(diào)整端連接；光電耦合器中的受光器輸出端與PWM調(diào)制器(IC1)的輸入端連接，PWM調(diào)制器的輸出端與IGBT功率轉(zhuǎn)換電路中的IGBT功率開關(guān)管的柵極連接。
文檔編號(hào)H02J7/04GK201048300SQ20072003975
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者王汝崎 申請(qǐng)人:王汝崎