一種水冷式高壓功率放大器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率放大器，具體涉及一種水冷式高壓功率放大器。
【背景技術】
[0002]功率放大器(Power Amplifier)，是指在給定失真率條件下，能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動某一負載(例如揚聲器)的放大器。功率放大器，作為電動振動試驗系統(tǒng)的關鍵設備，它本身的性能和與振動臺的匹配狀況直接關系著系統(tǒng)的性能。在電動振動臺領域，功率放大器的發(fā)展經(jīng)歷了線性功放和開關功放兩個階段，開關功放憑借其效率高、損耗小、功率大以及可靠性高等優(yōu)勢已全面取代線性功放。國外開關功放的研宄已經(jīng)達到了一個很高的水平，但輸出電壓有效值也都是僅在100V左右，英國LDS公司的SPAK開關功放采用多個模塊并聯(lián)技術，最大功率為280KW。國內(nèi)幾家主要振動臺設備供應商所使用的功率放大器基本都是國外進口的早期功放，或者是它們的仿制品。近幾年國內(nèi)的功放技術發(fā)展較快，已經(jīng)研制出高壓大功率開關功率放大器，基于IGBT全橋逆變電路和PWM集成控制電路，輸出電壓有效值320V，輸出功率480KVA，單模塊輸出功率17.6KVA，已經(jīng)做到國內(nèi)最大功率，能夠滿足35噸以下振動臺的使用需求。由于該功率放大器的冷卻方式采用風冷，選用的IGBT的額定功率有限，因此功放模塊輸出功率遇到瓶頸。近年來隨著航空、航天、高鐵等事業(yè)的發(fā)展，要求更大推力電動振動臺為衛(wèi)星和導彈等大型設備進行整機可靠性試驗，普通高壓功率放大器已經(jīng)無法滿足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了滿足現(xiàn)有技術的需要，本發(fā)明提供了一種水冷式高壓功率放大器，所述放大器包括控制模塊，以及依次連接的啟動電路、整流電路和功率模塊；所述控制模塊的輸入端與功率模塊的輸出端連接；所述控制模塊的一個輸出支路與所述功率模塊連接，另一個輸出支路與顯示保護電路連接；
[0004]所述功率模塊的輸出端為所述放大器的輸出端；
[0005]所述控制模塊依據(jù)所述功率模塊的輸出信號和給定信號，對功率模塊進行反饋控制，調(diào)節(jié)其內(nèi)部全控器件的開通和關斷，以調(diào)整所述輸出信號。
[0006]優(yōu)選的，所述功率模塊包括逆變單元和濾波單元；
[0007]所述逆變單元，用于將所述整流電路輸出的直流電調(diào)節(jié)為脈沖型交流電；
[0008]所述濾波單元，對所述脈沖型交流電濾波后經(jīng)功率模塊的輸出端輸出；
[0009]優(yōu)選的，所述控制模塊包括信號處理電路，以及第一 PWM調(diào)制電路和第二 PWM調(diào)制電路；
[0010]所述第一 PWM調(diào)制電路，接收所述功率模塊的輸出信號和所述給定信號；
[0011]所述信號處理電路，比較所述輸出信號和給定信號，依據(jù)二者的差值向所述功率模塊發(fā)送調(diào)制信號；
[0012]所述第二 PWM調(diào)制電路，將所述調(diào)制信號發(fā)送到功率模塊，控制全控器件的開通和關斷；
[0013]優(yōu)選的，所述控制模塊和所述功率模塊之間還連接有驅(qū)動電路；所述驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片、控制信號接口電路、電源濾波電路、輸入信號調(diào)理電路、錯誤信號處理電路、死區(qū)時間生成電路、全控器件接口電路、有源箝位電路、過流保護電路和全控器件吸收電路；
[0014]所述控制信號接口電路，用于將控制模塊輸出的調(diào)制信號一分為二，分別發(fā)送到功率模塊中逆變單元的兩個全控器件單元；
[0015]所述電源濾波電路，包括一個電容陣列，用于濾除所述驅(qū)動芯片電源上的雜波信號;
[0016]所述輸入信號調(diào)理電路，對所述控制信號接口電路傳輸?shù)恼{(diào)制信號濾波后，將其發(fā)送到驅(qū)動芯片；
[0017]所述全控器件接口電路，依據(jù)所述驅(qū)動芯片輸出的驅(qū)動信號，開通或斷開逆變單元中的全控器件；
[0018]所述全控器件吸收電路，用于吸收全控器件在開通和斷開時產(chǎn)生的尖峰電壓；
[0019]所述有源鉗位電路，用于鉗住全控器件的集電極電位；
[0020]所述過流保護電路，檢測全控器件中集電極與發(fā)射極之間的電位；所述驅(qū)動芯片比較所述電位與閾值電壓，若所述電位超過閾值電壓，則關斷所述全控器件；
[0021]所述錯誤信號處理電路，接收所述驅(qū)動芯片傳輸?shù)腻e誤信息，并將所述錯誤信息通過控制信號接口電路發(fā)送到控制模塊；所述錯誤信號包括電源欠壓信號、全控器件短路信號和全控器件過流信號；
[0022]所述死區(qū)時間生成電路，用于向所述驅(qū)動芯片提供死區(qū)時間，防止全控器件的上下橋臂直通；
[0023]優(yōu)選的，所述顯示保護電路，用于監(jiān)測所述功率模塊中全控器件的工作狀態(tài)；
[0024]所述啟動電路，用于控制交流接觸器的通斷，以實現(xiàn)所述放大器的軟啟動；
[0025]所述整流電路，將啟動電路輸出的三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；
[0026]優(yōu)選的，所述功率模塊包括設置在其背板上的水冷散熱器；所述功率模塊中逆變單元的兩個全控器件單元分別安裝在水冷散熱器的兩側面上；
[0027]優(yōu)選的，所述整流電路包括水冷散熱器；所述整流電路中各整流單元均設置水冷散熱器的同一側面，所述水冷散熱器的另一側通過支架固定在放大器機柜底板上。
[0028]與最接近的現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0029]1、本發(fā)明技術方案中，設置有水冷散熱器的功率模塊結構，能夠最大限度利用功率模塊內(nèi)部空間和水冷散熱器的散熱表面，布局結構緊湊，使得輸出功率最大化；
[0030]2、本發(fā)明技術方案中，設置有水冷散熱器的整流電路，相較于風冷散熱方式，冷卻效果更好，占用空間更?。?br>[0031]3、本發(fā)明提供的一種水冷式高壓功率放大器，解決了普通高壓功放的冷卻問題，提高了功放單模塊的輸出功率，適用于大推力的電動振動臺試驗，滿足電動振動臺為衛(wèi)星和導彈等大型設備進行整機的可靠性試驗。
【附圖說明】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0033]圖1:本發(fā)明實施例中一種水冷式高壓功率放大器結構原理圖；
[0034]圖2:本發(fā)明實施例中功率模塊中水冷散熱器的安裝圖；
[0035]圖3:本發(fā)明實施例中整流電路中水冷散熱器的安裝圖；
[0036]圖4:本發(fā)明實施例中驅(qū)動電路結構原理圖；
[0037]其中，1:功率模塊箱體；2:水冷散熱器；3:IGBT模塊；4:水冷散熱器轉(zhuǎn)接頭；5:整流單元；6:水冷散熱器；7:水冷散熱器轉(zhuǎn)接頭。
【具體實施方式】
[0038]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0039]本發(fā)明實施例中提供的一種水冷式高壓功率放大器，解決了普通高壓功放的冷卻問題，提高功放單模塊的輸出功率，能夠輸出超大功率的高壓功率放大器系統(tǒng)，單模塊輸出功率是現(xiàn)有模塊的4倍。
[0040]一、本實施例中水冷式高壓功率放大器結構；
[0041]包括控制模塊，以及依次連接的啟動電路、整流電路和功率模塊；控制模塊的輸入端與功率模塊的輸出端連接；控制模塊的一個輸出支路與功率模塊連接，另一個輸出支路與顯示保護電路連接。本實施例中放大器的輸出端為功率模塊的輸出端，從而將期望波形輸出到電動振動臺，以進行電動振動試驗。
[0042]其中，控制模塊依據(jù)功率模塊的輸出信號和給定信號，對功率模塊進行反饋控制，調(diào)節(jié)其內(nèi)部全控器件的開通和關斷，以調(diào)整輸出信號。所述給定信號為預設值的信號，用于與輸出信號進行比較，依據(jù)輸出信號和給定信號的偏差調(diào)整控制模塊輸出的調(diào)制信號。
[0043]1、功率模塊；
[0044]包括逆變單元和濾波單元；
[0045]逆變單元，用于將整流電路輸出的直流電調(diào)節(jié)為脈沖型交流電。逆變單元包括兩個全控器件單元，本實施中全控器件采用IGBT。
[0046]濾波單元，對脈沖型交流電濾波后經(jīng)功率模塊的輸出端輸出。
[0047]2、控制模塊；
[0048]1、包括信號處理電路，以及第一 PWM調(diào)制電路和第二 PWM調(diào)制電路；
[0049]第一 PWM調(diào)制電路，接收功率模塊的輸出信號和給定信號，對上述信號處理后發(fā)送到信號處理電路。
[0050]信號處理電路，比較輸出信號和給定信號，依據(jù)二者的差值向功率模塊發(fā)送調(diào)制信號，即反饋控制。
[0051]第二 PWM調(diào)制電路，對所述調(diào)制信號處理后將其發(fā)送到功率模塊，控制全控器件的開通和關斷。
[0052]2、如圖2所示，功率模塊包括設置在其背板上的水冷散熱器。
[0053]功率模塊中逆變單元的兩個全控器件單元分別安裝在水冷散熱器的兩側面上。
[0054]本實施例中功率模塊的水冷散熱器2厚20mm，立式安裝在功率模塊箱體I的后面板上，位于功率模塊箱體I正中間，這樣能夠最大限度的利用模塊內(nèi)部空間和水冷散熱器的散熱表面，布局結構緊湊，輸出功率最大化。水冷散熱