專利名稱：具有用于升高電壓的機構(gòu)的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，它包括一個具有至少兩個用于次級側(cè)外導(dǎo)體電位的次級側(cè)抽頭和一個用于次級側(cè)零線電位的抽頭的第一變壓器和兩個功率調(diào)整器，其中在第一變壓器的額定工作狀態(tài)在其中一個用于次級側(cè)外線電位的第一抽頭與用于次級側(cè)零線電位的抽頭之間產(chǎn)生一個額定電壓，用于次級側(cè)外線電位的抽頭經(jīng)由所述功率調(diào)整器與電源裝置的一個輸出端的一個第一接頭連接。
背景技術(shù)：
由許多專利文獻和本申請人或本申請人的前權(quán)利人的專利申請的公開出版物已知一些這種類型的電源裝置。在一些教科書中也描述了一些這種類型的電源裝置，例如在
2009年 G. K. Dubey,S. R. Doradla,A. Joshi und R. M. K. Sinha,ISBN 0-85226-190-X的 “Thyristorised Power Controllers” 一書中。一種這樣的電源裝置的功率調(diào)整器通常這樣進行控制，以致產(chǎn)生一種電壓順序控制。這種電源裝置經(jīng)常用在用于通過按西門子法化學(xué)氣相沉積(CVD)生產(chǎn)多晶硅的反應(yīng)器中。通過本申請人的一些專利申請還已知所述電源裝置的一些這樣的應(yīng)用。具有電壓順序控制的電源裝置的優(yōu)點在于，在與其他的電源裝置相比高功率因數(shù)和高功率范圍情況下可以提供在例如從O至2500V的高電壓范圍內(nèi)的電壓。在一種用于按西門子法生產(chǎn)多晶娃的工藝中，具有最初高電阻的娃種棒(也稱做細硅棒或hair pins)被最初受高電壓驅(qū)策的電流通流。在細硅棒加熱一定程度后，電阻突然下降。按白話說就是，細硅棒著火了。在著火之后可以減小電壓。流過細硅棒的電流將細硅棒加熱到一個用于按西門子法氣相沉積所需的溫度。通過氣相沉積，硅凝聚在細硅棒上，由此其直徑增加并且形成硅棒。隨著硅棒直徑的逐漸增力口，用于流過硅棒的電流的電阻下降。因此在氣相沉積工藝過程中，在硅棒上的電壓進一步減小。結(jié)果還表明，在氣相沉積工藝中，在開始時，在細硅棒著火之前，必須由電源裝置提供最高電壓，而在工藝結(jié)束時，必須提供最低電壓。根據(jù)工藝的工作方式并且根據(jù)反應(yīng)器，不同的最初電壓是需要的或有利的。直到現(xiàn)在，電源裝置通常這樣設(shè)計，以致由第一變壓器可提供的次級額定電壓等于所需的最大電壓。這可能需要特殊匹配的變壓器和與額定電壓匹配的功率調(diào)整器。兩者使電源裝置的制造變得費事而昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
在這里開始闡述本發(fā)明。本發(fā)明要解決的問題在于，這樣改進一種開始所述類型的電源裝置，使得電源裝置或至少電源裝置的重要部件的標(biāo)準(zhǔn)化成為可能。根據(jù)本發(fā)明，這一問題通過這樣的方式得以解決，即電源裝置在第一變壓器的次級側(cè)上具有一個用于將電壓升高超過額定電壓的機構(gòu)。
通過用于升高電壓的機構(gòu)設(shè)置用于將在電源裝置的輸出端的電壓升高超過第一變壓器的額定電壓或超過在第一變壓器上分接的電壓的機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)即使在電源裝置的期望的額定電壓超過第一變壓器的額定電壓時也能使用第一變壓器。因此，第一變壓器也可以用于那些在其中迄今需要使用一個額外的具有更高額定電壓的變壓器的電源裝置。優(yōu)選的是，用于升高電壓的機構(gòu)是一個可接通的第二變壓器。該第二變壓器的接通可以通過一些開關(guān)或功率調(diào)整器實現(xiàn)。為了接通，也可以設(shè)置與第一變壓器的用于次級側(cè)外線電位的抽頭連接的功率調(diào)整器。特別有利的是，第二變壓器是一個自耦變壓器。第二變壓器的一個中間抽頭可以與第一變壓器的第一抽頭連接，也就是與用于相對于第一變壓器的次級側(cè)零線電位最高的次級側(cè)外線電位的抽頭連接。所述連接可以在中 間連接一個功率調(diào)整器或一個開關(guān)情況下進行，利用功率調(diào)整器或開關(guān)可以接通作為用于升高電壓的機構(gòu)的自耦變壓器。
在自耦變壓器的一個變壓器線圈的第一端的抽頭可以與第一變壓器的一個抽頭連接，優(yōu)選與第一變壓器的用于第二高次級側(cè)外線電位的抽頭連接。所述連接可以在中間連接一個功率調(diào)整器或一個開關(guān)情況下進行，利用功率調(diào)整器或開關(guān)可以接通作為用于升高電壓的機構(gòu)的自耦變壓器。在自耦變壓器的變壓器線圈的第二端的抽頭可以與輸出端的第一接頭連接。所述連接可以在中間連接一個功率調(diào)整器或一個開關(guān)情況下進行，利用功率調(diào)整器或開關(guān)可以接通作為用于升高電壓的機構(gòu)的自耦變壓器。在本發(fā)明電源裝置中使用的功率調(diào)整器可以涉及閘流晶體管。使用的開關(guān)可以涉及由整流閥構(gòu)成的開關(guān)，特別是由閘流晶體管、GT0, IGBT或其他構(gòu)成的開關(guān)。有利的是，開關(guān)是雙向開關(guān)。


借助下面對兩個實施例的說明對本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點進行詳細闡述。其中圖I第一實施例的電路圖，和圖2第二實施例的電路圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的在圖I和圖2中所示的電路圖包括一個第一變壓器!\、兩個與第一變壓器T1的次級側(cè)抽頭連接的功率調(diào)整器'、V2、一個兩級的電壓順序控制器(未詳細示出)和一個用于升高電壓的機構(gòu)T2，利用電壓順序控制器控制所述兩個功率調(diào)整器％和V2，經(jīng)由一些雙向開關(guān)或功率調(diào)整器可以接通用于升高電壓的機構(gòu)。第一變壓器T1和兩個功率調(diào)整器V1J2以已知的方式和方法相互連接。第一變壓器!\在次級側(cè)具有三個抽頭，其中在兩個抽頭上都提供一個次級側(cè)外線電位，而在第三抽頭上提供一個次級側(cè)零線電位。兩個用于外線電位的抽頭經(jīng)由功率調(diào)整器\、V2與一個第一接頭即本發(fā)明電源裝置的一個輸出端的外線接頭連接。用于零線電位的抽頭與一個第二接頭即輸出端的一個零線接頭連接。三個電阻作為負載與輸出端連接，這些電阻例如可以涉及硅棒或細硅棒，它們設(shè)置在一個用于通過按西門子法化學(xué)氣相沉積生產(chǎn)多晶硅的反應(yīng)器中。功率調(diào)整器％、V2可以通過電壓順序控制器以已知的方式和方法進行控制，以便在OV和第一變壓器T1的額定電壓之間調(diào)節(jié)各任意電壓。為了在電源裝置的輸出端提供比第一變壓器T1的額定電壓更高的電壓，通過變壓器在額定工作狀態(tài)施加在其中一個用于次級側(cè)外線電位的第一抽頭上的額定電壓設(shè)定用于升高電壓的機構(gòu)T2，它們在兩個實施例中通過一個第二變壓器構(gòu)成。該第二變壓器涉及一種自耦變壓器T2。兩個在圖I和2中示出的實施例的不同之處在于自耦變壓器T2如何接入到或可接通到另外的電源裝置中。在第一實施例中，自耦變壓器T2的變壓器線圈的一個中間抽頭經(jīng)由一個由兩個反 并聯(lián)連接的閘流晶體管構(gòu)成的雙向開關(guān)Vbi與第一變壓器T1的第一抽頭也就是用于相對于次級側(cè)零線電位最高外線電位的抽頭連接。相反在自耦變壓器T2的變壓器線圈的一個第一端的抽頭與第一變壓器的具有相對于次級側(cè)零線電位第二高外線電位的抽頭連接。在自耦變壓器T2的變壓器線圈的一個第二端的抽頭經(jīng)由一個由兩個反并聯(lián)連接的閘流晶體管構(gòu)成的功率調(diào)整器Vb2與輸出端的外線接頭連接。如果開關(guān)Vbi和功率調(diào)整器Vb2接通而功率調(diào)整器V1和V2斷開，則在輸出端產(chǎn)生一個電壓隊，該電壓等于由第一變壓器T1的次級電壓和在自耦變壓器T2的變壓器線圈的第二端與自耦變壓器T2的變壓器線圈的中間抽頭之間產(chǎn)生的電壓Ub之和。通過功率調(diào)整器Vb2的相位角控制，可以調(diào)節(jié)該電壓的高低。相反，如果開關(guān)Vbi或功率調(diào)整器Vb2斷開，則可以經(jīng)由功率調(diào)整器V1J2以已知的方式和方法通過電壓順序控制器調(diào)節(jié)輸出電壓Ulo在第一實施例的一種變化方案中，閘流晶體管Vbi可以用作功率調(diào)整器并且利用一個相位角控制器進行控制。自耦變壓器T2的變壓器線圈的第二端在這種情況下可以直接與輸出端的外線接頭連接。然后在電壓升高的情況下通過功率調(diào)整器Vbi接通自耦變壓器T2并且調(diào)節(jié)輸出電壓。閘流晶體管Vb2然后可以用作雙向開關(guān)或通過一個導(dǎo)線代替。在第二實施例中，自耦變壓器T2的變壓器線圈的中間抽頭直接與第一變壓器T1的次級繞組的第一抽頭連接，也就是與用于相對于次級側(cè)零線電位最高外線電位的抽頭連接。在第二實施例中，在自耦變壓器T2的變壓器線圈的第一端的抽頭經(jīng)由一個由兩個反并聯(lián)連接的閘流晶體管構(gòu)成的雙向開關(guān)Vb3與第一變壓器T1的具有相對于次級側(cè)零線電位第二高外線電位的抽頭連接。在第二實施例中，在自耦變壓器T2的變壓器線圈的第二端的抽頭經(jīng)由一個由兩個反并聯(lián)連接的閘流晶體管構(gòu)成的雙向開關(guān)Vb4與第一變壓器T1的次級繞組的第一抽頭也就是用于最高外線電位的抽頭連接。如果開關(guān)Vb4和功率調(diào)整器V2斷開而功率調(diào)整器V1和開關(guān)Vb3接通，則根據(jù)第二實施例，在電源裝置的輸出端產(chǎn)生一個電壓隊，該電壓等于第一變壓器T1的次級電壓和在自耦變壓器T2的變壓器線圈的第二抽頭與自耦變壓器T2的變壓器線圈的中間抽頭之間的電壓之和。經(jīng)由功率調(diào)整器V1可以調(diào)節(jié)該輸出電壓的高低。相反，如果開關(guān)Vb4接通而開關(guān)Vb3斷開，則根據(jù)第二實施例，電源裝置可以如傳統(tǒng)的具有電壓順序控制器的電源裝置那樣進行使用。作為用于功率調(diào)整器或雙向開關(guān)的構(gòu)件，也可以使用任何其他適合的構(gòu)件，特別是大功率半導(dǎo)體構(gòu)件，像例如IGBT。也可以使用接觸器或繼電器作為雙向開關(guān)?！?br> 權(quán)利要求
1.電源裝置，包括一個具有至少兩個用于次級側(cè)外線電位的次級側(cè)抽頭和一個用于次級側(cè)零線電位的抽頭的第一變壓器(T1)和兩個功率調(diào)整器(Vi、V2),其中在第一變壓器的額定工作狀態(tài)在其中一個用于次級側(cè)外線電位的第一抽頭與用于次級側(cè)零線電位的抽頭之間產(chǎn)生一個額定電壓，用于次級側(cè)外線電位的抽頭經(jīng)由所述功率調(diào)整器與電源裝置的一個輸出端的一個外線接頭連接，其特征在于，電源裝置在第一變壓器(T1)的次級側(cè)上具有一個用于將電壓升高超過額定電壓的機構(gòu)(T2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于，用于升高電壓的機構(gòu)(T2)是一個可接通的第二變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于，第二變壓器是一個自耦變壓器(T2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其特征在于，第二變壓器(T2)的一個中間抽頭必要時在中間連接一個功率調(diào)整器^^^或一個開關(guān)^^^^^^^情況下與第一變壓器的第一抽頭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電源裝置，其特征在于，在自耦變壓器的一個變壓器線圈的第一端的抽頭必要時在中間連接一個功率調(diào)整器或一個開關(guān)情況下與第一變壓器的一個抽頭連接，優(yōu)選與第一變壓器的用于第二高次級側(cè)外線電位的抽頭連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5之一所述的電源裝置，其特征在于，在自耦變壓器的變壓器線圈的第二端的抽頭必要時在中間連接一個功率調(diào)整器或一個開關(guān)情況下與輸出端的第一接頭連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源裝置，包括一個具有至少兩個用于次級側(cè)外線電位的次級側(cè)抽頭和一個用于次級側(cè)零線電位的抽頭的第一變壓器(T1)和兩個功率調(diào)整器(V1、V2)，其中在第一變壓器的額定工作狀態(tài)在其中一個用于次級側(cè)外線電位的第一抽頭與用于次級側(cè)零線電位的抽頭之間產(chǎn)生第一變壓器的一個額定電壓，用于次級側(cè)外線電位的抽頭經(jīng)由所述功率調(diào)整器與電源裝置的一個輸出端的一個外線接頭連接，其中，電源裝置在第一變壓器(T1)的次級側(cè)上具有一個用于將電壓升高超過額定電壓的機構(gòu)(T2)。
文檔編號H02M5/12GK102904456SQ20121026300
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者W·保羅, P·瓦爾邁爾 申請人:安奕極電源系統(tǒng)有限責(zé)任公司