一种脉冲调制输出模块的制作方法

allin2025-11-05  9


本技术属于超声波发生器,具体涉及一种脉冲调制输出模块。


背景技术:

1、目前大部分超声波发生器在ac-dc的直流电压源这部分的设计大部分都是采用桥式整流和电解电容滤波,产生vbus=1.414*vac直流母线电压;如说明书附图2所示,这类设计设计虽然简单,成本低,但是功率因数小于0.7,甚至小于0.5,电路消耗的无功功率非常大,而且冲击电流也是非常大,会对电网会产生极大的消耗和污染,导致大部分测试标准都不能通过。

2、市面另外一种ac-dc常规设计就是采用整流桥、功率因素校正电路以及电解电容滤波的方式,产生vbus=385~400v的直流母线电压;如说明书附图3所示,这类设计虽然可以提升功率因素,使其pf大于0.9,单由于引入整流桥diode bridge,在每个二极管上会产生一个vf的管压降。如果交流输入电流为i,那么整流桥就会白白地损耗功率(损耗功率计算公式:p_loss=4*i*vf),转化成热量散布在机器内部,系统整体效率大约为94~96%;还有一种方式如说明书附图4和5所示,此方式把整流桥用4个mos替代,组成有源桥式整流,可减少损耗;还可采用两路pfc电路并联或交错方式,达到高能效,高功率的目的,但这些都会带来设计复杂、成本增加以及可靠性低的缺点,导致竞争劣势。

3、因此,本实用新型提供一种脉冲调制输出模块,能够解决现有的超声波发生器低能效,大体积的现状。


技术实现思路

1、针对上述背景技术所提出的问题,本实用新型的目的是:旨在提供一种脉冲调制输出模块。

2、为实现上述技术目的,本实用新型采用的技术方案如下:

3、一种脉冲调制输出模块,包括功率回路、预充电缓冲电路和控制模组,所述功率回路由boost升压电感vl、慢速臂驱动模块sr_h&l、快速臂驱动模块pmw_h&l、输出电解电容、load和vac组成,所述慢速臂驱动模块sr_h&l包括慢速臂上管srh和慢速臂下管srl,所述快速臂驱动模块pmw_h&l包括快速臂上管pwmh和快速臂下管pwml,

4、所述预充电缓冲电路由整流二极管,继电器和缓冲电阻组成;

5、所述控制模组包括功率主控单元和逻辑控制单元,所述功率主控单元分别与慢速臂驱动模块sr_h&l和快速臂驱动模块pmw_h&l连接,所述逻辑控制单元一端与功率主控单元连接,另一端与预充电缓冲电路连接;

6、所述vac一端连接boost升压电感vl的一端和预充电缓冲电路,另一端连接慢速臂下管srl一端和慢速臂上管srh一端,所述预充电缓冲电路与输出电解电容一端连接;

7、所述boost升压电感vl的另一端连接快速臂上管pwmh一端和快速臂下管pwml一端;

8、所述慢速臂下管srl另一端连接快速臂下管pwml另一端、输出电解电容一端和load一端;

9、所述慢速臂上管srh另一端连接快速臂上管pwmh另一端、输出电解电容另一端和load另一端。

10、进一步限定,所述慢速臂驱动模块sr_h&l采用低内阻的mos管。这样的结构设计,采用低内阻的mos管替代现有技术的高vf管压降的整流二极管,可达到高能效的性能。

11、进一步限定,所述快速臂驱动模块pmw_h&l采用sic_mos或者gan_mos。这样的结构设计,可极大大地减少开关和导通损耗。

12、本实用新型的有益效果:

13、1.本实用新型的技术方案不需要输入整流桥,减少了整流桥带来的损耗,同时,采用了图腾柱方式来驱动4个功率开关器件(快速臂驱动模块和慢速臂驱动模块)交替地给boost升压电感vl充放电的过程,实现了高能效、高功率因素、高功率密度和低成本的效果。解决了现有技术超声波发生器低能效,大体积的现状,同时也减少了由于低功率因素对电网的危害,这是大功率超声设备电源的发展趋势。

14、2.在功率主控单元的精确驱动下,可实现高功率因素和高频小体积化。

15、3.所有功率器件在满足输出功率的需求下,由于足够高效,因此所有的功率器件可以完全使用贴片生产工艺,去掉现有技术繁琐的定位、涂导热泥以及装铝散热器的过程,极大地提高生产效率。



技术特征:

1.一种脉冲调制输出模块,其特征在于:包括功率回路、预充电缓冲电路和控制模组,所述功率回路由boost升压电感vl、慢速臂驱动模块sr_h&l、快速臂驱动模块pmw_h&l、输出电解电容、load和vac组成,所述慢速臂驱动模块sr_h&l包括慢速臂上管srh和慢速臂下管srl,所述快速臂驱动模块pmw_h&l包括快速臂上管pwmh和快速臂下管pwml,所述预充电缓冲电路由整流二极管,继电器和缓冲电阻组成;

2.根据权利要求1所述的一种脉冲调制输出模块,其特征在于:所述慢速臂驱动模块sr_h&l采用低内阻的mos管。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲调制输出模块,其特征在于:所述快速臂驱动模块pmw_h&l采用sic_mos或者gan_mos。


技术总结
本技术公开了一种脉冲调制输出模块,包括功率回路、预充电缓冲电路和控制模组,功率回路由boost升压电感V<subgt;L</subgt;、慢速臂驱动模块SR_H&L、快速臂驱动模块PMW_H&L、输出电解电容、LOAD和Vac组成,慢速臂驱动模块SR_H&L包括慢速臂上管SRH和慢速臂下管SRL,快速臂驱动模块PMW_H&L包括快速臂上管PWMH和快速臂下管PWML,功率主控单元分别与慢速臂驱动模块SR_H&L和快速臂驱动模块PMW_H&L连接,逻辑控制单元一端与功率主控单元连接,另一端与预充电缓冲电路连接;本技术的技术方案不需要输入整流桥,减少了整流桥带来的损耗,同时,采用了图腾柱方式来驱动4个功率开关器件交替地给boost升压电感V<subgt;L</subgt;充放电的过程,实现了高能效、高功率因素、高功率密度和低成本的效果。

技术研发人员:马遥,杨硕骏,吕家康
受保护的技术使用者:上海少威超声技术有限公司
技术研发日:20240130
技术公布日:2024/10/31
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