專利名稱：程控電解制水機(jī)半導(dǎo)體高頻開關(guān)變頻變流換流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是電解制水機(jī)的電解電源電路，通過單片機(jī)程序控制電解的頻率、電流強(qiáng)度、電流方向，以適應(yīng)不同地區(qū)的水質(zhì)、產(chǎn)生不同的電解效果，有效地控制水中小分子團(tuán)與離子的產(chǎn)生量，從而獲得更為理想的電解水。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)水質(zhì)情況較為復(fù)雜，不同地區(qū)pH值、電導(dǎo)率、ORP、硬度等差異較大，常見的線性電源除了轉(zhuǎn)換效率低、體積大、重量大等問題，更為主要的是無法依據(jù)不同的水質(zhì)情況(如電導(dǎo)率)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，同時也無法提供更寬范圍的電解強(qiáng)度調(diào)整。而普通開關(guān)電源雖然可以通過恒流控制進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，但其調(diào)整范圍較窄，難以適應(yīng)復(fù)雜水質(zhì)情況的寬范圍調(diào)解，同時也無法提供頻率調(diào)節(jié)滿足控制電解深度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能適應(yīng)各種復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境、可理想地控制電解深度的程控電解制水機(jī)半導(dǎo)體高頻開關(guān)變頻變流換流電路。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是通過單片機(jī)控制新型MOSFET開關(guān)管M3、M4，控制驅(qū)動變壓器T2，進(jìn)而驅(qū)動開關(guān)管M1、M2，利用其開關(guān)速度快、損耗小的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計半橋式驅(qū)動電路控制變流變壓器T1，通過調(diào)整脈沖頻率、占空比實(shí)現(xiàn)電解電流強(qiáng)度控制。單片機(jī)的接口通過隔離方式與電源電路連接，同時設(shè)計了“使能”輸入端防止單片機(jī)死機(jī)或程序錯誤造成開關(guān)電路損壞。通過單片機(jī)控制M5、M6與D12～D15實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)變換電流方向，從而防止極板結(jié)垢與極化，有效提高電解效果。
通過以上控制，不但可以適應(yīng)各種復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境，更可理想地控制電解深度，以及實(shí)現(xiàn)智能電解控制，從而有效提升制水機(jī)性能。
以下結(jié)合附圖
進(jìn)一步說明本發(fā)明。
附圖是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖中C1、C2、C3、C4、C5和LEMI1、LEMI2組成電源慮波網(wǎng)絡(luò)，避免電路對其他用電電器干擾和對電源污染。同時也吸收來自電源的干擾。
DB1、C6～C11組成全波整流濾波電路，為實(shí)現(xiàn)M1、M2組成的半橋驅(qū)動變流電路，濾波電容C6、C8、C10并聯(lián)后與C7、C9、C11三只并聯(lián)電容串聯(lián)，形成分壓電路。濾波電容并聯(lián)解決了大電容等效電感大影響高頻工作的問題。R1、R2用于平衡中點(diǎn)電位并在關(guān)機(jī)時泄放濾波電容及電源濾波網(wǎng)絡(luò)電容的殘存電量。
開關(guān)控制集成電路U2、T3等組成單端反激式開關(guān)電源，為半橋驅(qū)動變流電路、保護(hù)電路提供±12V和為控制電路提供5V VCC電源。由于單端反激式開關(guān)電源是在開關(guān)控制集成電路內(nèi)部開關(guān)管截至?xí)r傳遞能量的，T3的次極繞組會在初級繞組反射出感生電壓，D2、D11組成限壓電路保護(hù)集成電路內(nèi)部開關(guān)管。D1為隔離二極管，避免C40在半橋驅(qū)動變流電路大動態(tài)變換時反向饋電造成開關(guān)電源輸出功率不足。
圖中T1是變流變壓器，在半橋M1、M2 MOSFET開關(guān)管的驅(qū)動下，將市電220V50Hz電能轉(zhuǎn)換成20～50kHz的脈沖電流。C12、C13隔離整流慮波電路的支流通路，電容C17和R11吸收由于T1的漏感在M1、M2開關(guān)時產(chǎn)生的尖峰電壓。為了隔離控制電路和半橋驅(qū)動電路電路，保證能夠使用單片機(jī)可靠地控制變流的頻率和電流，采用T2變壓器偶合驅(qū)動半橋M1、M2，當(dāng)驅(qū)動使能端DR_EN為高電平時，單片機(jī)產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號經(jīng)DR_A、DR_B端和與門U1A、U1B，再由U1C、U1D反向控制驅(qū)動開關(guān)管M3、M4，M3、M4將來自單片機(jī)的小功率信號提升經(jīng)T2偶合驅(qū)動M1、M2半橋。因?yàn)榇蠊β蔒OSFET開關(guān)管的門極電容很大，高頻工作時為了能迅速的建立門極開啟電壓(12V)或關(guān)斷開關(guān)管，必須迅速地對門極電容充放電，因此設(shè)計M3、M4驅(qū)動開關(guān)管驅(qū)動半橋電路是必須的。過流、過壓、過熱信號與驅(qū)動使能端DR_EN通過4個二極管D4、D5、D7、D17構(gòu)成的與邏輯電路共同控制半橋的驅(qū)動，當(dāng)過流、過壓、過熱發(fā)生時通過與門U1A、U1B截斷驅(qū)動信號，使半橋M1、M2截止，停止變換輸出，并由過流信號P_OVC、過壓信號P_OVT、過熱信號P_HT端送至單片機(jī)。過熱信號由熱保護(hù)繼電器HT1、HT2產(chǎn)生；過壓信號來自電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R31、R32、R33、R34和R29，當(dāng)R29的分壓高于U4的參考電壓時，U4輸出端下拉，使P_OVT端變低；過流檢測自半橋電路是與單片機(jī)和驅(qū)動電路隔離的，因此使用光電偶合器OP2將信號傳遞至P_OVC端，當(dāng)流經(jīng)電阻R15、R16上的電流產(chǎn)生的電壓大于U3參考電壓和D6正向壓降的和時，U3輸出下拉，使過流指示D20和光偶發(fā)光，信號傳遞至控制端及過流信號P_OVC端。光電偶合器OP2和過流指示發(fā)光二極管D20的電能是由電容C19、穩(wěn)壓二極管Z1、二極管D3提供的。二極管D6起到加速過流檢測反映的作用。電容C20起到防止干擾和通過電阻R18緩慢放電，在由過電流恢復(fù)正常時的短時間信號保持的作用。
T1變流變壓器的次極繞組中心抽頭接地，兩端接入D12、D13、D14、D15組成的全橋整流電路。電容C18和R12吸收尖峰電壓保護(hù)換向半橋MODFET開關(guān)管M5、M6及D12～D15整流二極管。CN2為輸出連接器。當(dāng)正極性驅(qū)動端POL_F低時，M5導(dǎo)通，由CN2輸出的是正脈沖電流；當(dāng)負(fù)極性驅(qū)動端POL_R低時，M6導(dǎo)通，由CN2輸出的是負(fù)脈沖電流。T1的另兩個獨(dú)立次極繞組為MODFET開關(guān)管M5、M6提供隔離的驅(qū)動電源，OP3、OP4是隔離光偶，隔離控制電路與M5、M6的隔離驅(qū)動電源。電阻R24為恒流控制采樣康銅電阻，信號由I_SEN端送至A/D轉(zhuǎn)換電路。R30、R28為輸出電壓采樣分壓電阻，輸出電壓的幅值通過V_SEN端送至A/D轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求
1.一種程控電解制水機(jī)半導(dǎo)體高頻開關(guān)變頻變流換流電路，其特征是通過單片機(jī)控制MOSFET開關(guān)管M3、M4，控制驅(qū)動變壓器T2，進(jìn)而驅(qū)動開關(guān)管M1、M2，M1、M2組成半橋式驅(qū)動電路，控制變流變壓器T1，通過調(diào)整脈沖頻率、占空比實(shí)現(xiàn)電解電流強(qiáng)度控制，單片機(jī)的接口通過隔離方式與電源電路連接，設(shè)計了“使能”輸入端防止單片機(jī)死機(jī)或程序錯誤造成開關(guān)電路損壞，通過單片機(jī)控制M5、M6與D12～D15實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)變換電流方向。
2.按照權(quán)利要求1所述的程控電解制水機(jī)半導(dǎo)體高頻開關(guān)變頻變流換流電路，其特征是通過使用半導(dǎo)體MOSFET開關(guān)管組成半橋電路進(jìn)行換流，通過變流變壓器次極繞組提供隔離的半橋換流電路驅(qū)動電源，倒換電解電極極性，實(shí)現(xiàn)快速換流。
全文摘要
本發(fā)明提供了電解制水機(jī)高頻開關(guān)電路，所要解決的問題是目前水質(zhì)因不同地區(qū)pH值、電導(dǎo)率不同，硬度差異較大，線性電源除了轉(zhuǎn)換效率低、體積大、重量大等問題，更為主要的是無法依據(jù)不同的水質(zhì)情況進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，本發(fā)明的要點(diǎn)是通過單片機(jī)控制開關(guān)管M3、M4，控制驅(qū)動變壓器T2，進(jìn)而驅(qū)動開關(guān)管M1、M2，M1、M2組成半橋式驅(qū)動電路，控制變流變壓器T1，通過調(diào)整脈沖頻率、占空比實(shí)現(xiàn)電解電流強(qiáng)度控制，單片機(jī)的接口通過隔離方式與電源電路連接，通過單片機(jī)控制M5、M6與D12～D15實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)變換電流方向。本發(fā)明的積極效果是不但可以適應(yīng)各種復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境，更可理想地控制電解深度，從而有效提升制水機(jī)性能。
文檔編號C25B15/02GK1949643SQ20051004739
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月13日
發(fā)明者莊宇濤, 楊衛(wèi)東, 楊學(xué)勇, 張偉 申請人:沈陽東宇集團(tuán)股份有限公司