沈阳工程学院殷孝雎获国家专利权
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龙图腾网获悉沈阳工程学院申请的专利电源电路获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN111917323B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202010907441.5,技术领域涉及:H02M7/5387;该发明授权电源电路是由殷孝雎设计研发完成,并于2020-09-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本电源电路在说明书摘要公布了:电源电路属于电源技术领域,尤其涉及一种电源电路。本发明提供一种使用效果好的感应加热电源电路。本发明包括主处理器、FPGA、功率主电路、电流采集部分、RS485总线第一监听部分、RS485总线第二监听部分和驱动电路,其特征在于驱动电路的控制信号输入端口与主处理器的控制信号输出端口相连,驱动电路的信号传输端口与FPGA的信号传输端口相连,驱动电路的控制信号输出端口与功率主电路的控制信号输入端口相连;电流采集部分的信号传输端口与FPGA的信号传输端口相连。
本发明授权电源电路在权利要求书中公布了:1.电源电路,包括主处理器、FPGA、功率主电路、电流采集部分、RS485总线第一监听部分、RS485总线第二监听部分和驱动电路,其特征在于驱动电路的控制信号输入端口与主处理器的控制信号输出端口相连,驱动电路的信号传输端口与FPGA的信号传输端口相连,驱动电路的控制信号输出端口与功率主电路的控制信号输入端口相连; 电流采集部分的信号传输端口与FPGA的信号传输端口相连; RS485总线第一监听部分的信号输入端口与驱动电路的信号输出端口相连; RS485总线第二监听部分的信号输入端口与驱动电路的信号输出端口相连; 功率主电路的电能输入端接单相市电; 驱动电路包括KP103芯片U21、U28、U36、U38,U21的4脚接+15V、U21的5脚接GND、U21的2脚分别与电阻R214一端、电容C26一端相连,C26另一端分别与R214另一端、+15V相连,U21的3脚接S8050三极管Q9集电极相连,Q9基极分别与电阻R222一端、电阻R223一端相连,R222另一端接A3,R223另一端分别与GND、Q9发射极相连;U21的13脚通过电阻R224接光耦U26输入端阴极,U26输入端阳极接U21的18脚,U26输出端发射极接A8,U26输出端集电极接+3.3V,U21的17脚分别与电阻R213一端、双向稳压二极管ZD4一端、Q4_S相连,U21的16、15脚接电阻R212一端,R212另一端分别与R213另一端、ZD4另一端、Q4_B相连,U21的12脚通过稳压二极管接二极管D11阳极,D11阴极接Q3_S; U28的4脚接+15V、U28的5脚接GND、U28的2脚分别与电阻R233一端、电容C57一端相连,C57另一端分别与R233另一端、+15V相连,U28的3脚接S8050三极管Q12集电极相连,Q12基极分别与电阻R238一端、电阻R239一端相连,R238另一端接B3,R239另一端分别与GND、Q12发射极相连;U28的13脚通过电阻R240接光耦U32输入端阴极,U32输入端阳极接U28的18脚,U32输出端发射极接B8,U32输出端集电极接+3.3V,U28的17脚分别与电阻R232一端、双向稳压二极管ZD6一端、Q5_S相连,U28的16、15脚接电阻R230一端,R230另一端分别与R232另一端、ZD6另一端、Q5_B相连,U28的12脚通过稳压二极管接二极管D13阳极,D13阴极接Q3_S; U36的4脚接+15V、U36的5脚接GND、U36的2脚分别与电阻R246一端、电容C64一端相连,C64另一端分别与R246另一端、+15V相连,U36的3脚接S8050三极管Q13集电极相连,Q13基极分别与电阻R248一端、电阻R247一端相连,R247另一端接C3,R248另一端分别与GND、Q13发射极相连;U36的13脚通过电阻R249接光耦U37输入端阴极,U37输入端阳极接U36的18脚,U37输出端发射极接C8,U37输出端集电极接+3.3V,U36的17脚分别与电阻R245一端、双向稳压二极管ZD7一端、PGND相连,U36的16、15脚接电阻R244一端,R244另一端分别与R245另一端、ZD7另一端、Q6_B相连,U36的12脚通过稳压二极管接二极管D14阳极,D14阴极接Q4_S; U38的4脚接+15V、U38的5脚接GND、U38的2脚分别与电阻R261一端、电容C87一端相连,C87另一端分别与R261另一端、+15V相连,U38的3脚接S8050三极管Q14集电极相连,Q14基极分别与电阻R265一端、电阻R266一端相连,R265另一端接D3,R266另一端分别与GND、Q14发射极相连;U38的13脚通过电阻R267接光耦U40输入端阴极,U40输入端阳极接U38的18脚,U40输出端发射极接D8,U40输出端集电极接+3.3V,U38的17脚分别与电阻R260一端、双向稳压二极管ZD8一端、PGND相连,U38的16、15脚接电阻R259一端,R259另一端分别与R260另一端、ZD8另一端、Q7_B相连,U38的12脚通过稳压二极管接二极管D15阳极,D15阴极接Q5_S; 功率主电路包括空气开关K1,K1一端与市电相连,K1另一端与变压器T1原边相连,T1第一副边一端分别与二极管D1阴极、IGBTQ2的漏极、Q2_D相连,D1的阳极分别与IGBTQ1的源极、Q1_S相连,Q1的门极接Q1_B,Q1的漏极分别与Q1_D、二极管D2阴极、共模电感L2的1脚相连,D2阳极分别与Q2的源极、Q2_S相连,Q2的门极接Q2_B,L2的3脚接T1第一副边另一端; D1、Q1、D2、Q2及U33部分组成降压式调功电路,在每个交流周期的过零点开通,在达到或接近90°之前进行关断,并在超过90°以后和180°前进行二次开通; 电流采集部分包括可调基准源控制电路、线性驱动电路、电压基准阵列和电压比较器阵列,可调基准源控制电路的输出端口与电压基准阵列的输入端口相连,电压基准阵列的输出端分别与电压比较器阵列的输入端、FPGA相连,线性驱动电路的输出端口与电压比较器阵列的输入端相连; 所述可调基准源控制电路包括ADDC_POW芯片U44,U44的1脚接市电L,U44的2脚接市电N,U44的3脚分别与+15VA、电容C126一端、电容C127正极、电阻R307一端、NPN三极管Q17集电极相连,R307另一端分别与Q17基极、光耦OP3输出端集电极相连,光耦OP3输出端发射极分别与电容C126另一端、电容C127负极、U44的4脚、电阻R309一端、GND相连;Q17发射极通过电阻R308分别与电阻R309另一端、VRE_1相连; OP3输入端阳极分别与电阻R305一端、电阻R306一端相连,R305另一端分别与电容C123正极、电容C122一端、+15VA相连,C122另一端分别与GND、C123负极、TL431芯片U46的2脚、X9C103芯片U45的3脚、U45的4脚、电容C124一端、电容C125一端相连;C124、C125另一端接U45的8脚、+3.3V,U45的7、2、1脚分别与J12、J14、J15对应相连;U45的5脚分别与U46的1脚、R306另一端相连,U46的3脚接OP3输入端阴极; 所述电压基准阵列包括电阻R10,R10一端接VRE_1,R10另一端依次通过电阻、R15~R17、R25、R30~R32、R37、R42~R44、R49、R54~R56、R61、R66、R67、R68、R73、R78~80、R85、R90~92、R97、R102~104、R109、R110、R115、R116、R122、R123、R129、R130、R136、R137、R142、R143、R148、R149、R154、R155、R160、R161、R166、R167、R172、R173、R178、R179、R184、R185、R190、R191、R196、R197、R202、R203接X9C103芯片U18的5脚,U18的3脚分别与GND、V、RE_1、U18的4脚、电容C20一端、电容C21一端相连,C20另一端分别与+3.3V、U18的8脚、C21另一端相连,U18的7、2、1分别与L6、K6、J6对应相连; 线性驱动电路包括MOSFET-N管Q21,Q21的漏极分别与ADC0、稳压管ZD2阴极、二极管D9阴极相连,Q21源极分别与GND、ZD2阴极、电容C16一端、电流互感器T3副边一端相连,T3副边另一端分别与电容C15一端、D9阳极相连,C15另一端分别与C16另一端、FG相连; +15VA分别与电容C121一端、电容C120正极、电阻R304一端相连,R304另一端分别与电阻R303一端、光耦OP2输入端阳极相连,光耦OP2输入端阴极接TL431芯片U43的3脚,U43的2脚分别与GND、电容C121另一端、电容C120负极、X9C103芯片U42的3脚、U42的4脚、电容C99一端、电容C98一端相连,U43的1脚分别与电阻R303另一端、U42的5脚相连,U42的1、2、7脚分别与J13、J2、J1对应相连,U42的8脚分别与电容C99另一端、电容C98另一端相连; L接ADDC_POW芯片U41的1脚,U41的2脚接N,U41的3脚分别与+15VA、电容C97一端、电容C96正极、电阻R302一端、NPN三极管Q16集电极相连,R302另一端分别与Q16基极、OP2输出端集电极相连,OP2输出端发射极分别与U41的4脚、C97另一端、C96负极、电阻R300一端、GND相连,R300另一端分别与Q21_G、电阻R301一端相连,电阻R301另一端接Q16的发射极; 电流采集部分包括63个分压电阻和一个数字可调电阻组成64位分压电路;由64个超高速电压比较组成电压比较器阵列; MOSFET-N管Q21工作在可变电阻区作为电流转电压电路,通过T3电磁互感型电流传感器,通过公式N1:N2=V1:V2=1A1:1A2,可得互感型电流传感器T3B端输出电流为T3A端15000,根据欧姆定律U=IR,Q21通过U22控制工作在可变电阻区,Q21的电阻值可动态改变;T3B的电流适中在其后端取样阵列的敏感区间之内; 互感型电流传感器电流电压转换结果,VER_1的电压值通过其对地的电阻而同比增加,即电阻越大电压越高反之亦然;通过调整Q21场效应管将其在可变电阻的等效电阻值降低至后端采集电路的敏感范围内,或通过调整Q21场效应管将其可变电阻区的等效电阻值增值至后端采集电路的敏感范围内,获得最佳的采集精度;当在需要测量的电流值其某段范围需要高精度测量的时候,通过调整底层的电压基准调整到所需测量范围最小值作为检测范围启动的阀值,将剩余范围作为63位的高分辨率检测范围,在测量某50A高频电流时,通过调整底层可变基准和电压比较器阵列的反向输入端参考基准将其测量范围测定在45A至55A之间; 电源电路还包括输入交流电过零捕获电路,输入交流电过零捕获电路包括变压器T1第二副边,T1第二副边一端依次通过二极管D3、电阻R1接光耦U49输入端阳极,U49输入端阴极分别与T1第二副边中心抽头、光耦U50输入端阴极相连,U50输入端阳极依次通过电阻R255、二极管D4接T1第二副边另一端;U49输出端集电极接+3.3V,U49输出端发射极接U33_PB1,U50输出端发射极接U33_PB2,U50输出端集电极接+3.3V; 电源电路还包括电压传感器电路,电压传感器电路包括HBV10A3.3芯片VP1,VP1的1脚依次通过电阻R216、R215接Q3_S,VP1的2脚依次通过电阻R221、R220接PGND,VP1的4、5、6脚分别与U43_PA7、GND、+3.3V对应相连;电阻R227一端分别与U34_PA7、电容C58一端相连,R227另一端分别与GND、C58另一端相连。
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