[实用新型]电动振动台功率输出电路

说明书

技术领域

本实用新型属于力学环境试验设备中的电动振动台技术领域，具体涉及电动振动台中用于驱动动圈的功率输出电路。这种电路在效率和性能方面有很大提高，可以高效、可靠的推动电动振动台。

背景技术

电动振动台是一种振动力学环境模拟试验设备，在国防、航天、航空、通讯、电子、汽车、家电等行业中得到广泛使用，其中，功率放大器是电动振动台的核心，其设计的优劣直接影响电动振动台的性能和功能。

功率放大器的作用是将信号源提供的信号不失真的放大到足够的电压和电流输入到动圈，与励磁线圈提供的恒定磁场相互作用产生振动。如今的电动振动台，尤其是大推力电动振动台已摒弃了低效率的线性功率放大器，而采用高效率的开关式功率放大器进行工作。

开关功率放大器一般由驱动电路、开关功率放大电路、保护电路、电源滤波电路、滤波还原电路、噪音抑制电路、信号输入/出接口、功率输入/出接口以及散热冷却装置组合而成。其中，开关功率放大电路和滤波还原电路组成功率输出电路直接驱动动圈。开关功率放大电路由晶体管或IGBT作为功率输出元件输出大功率的数字输出信号。滤波还原电路的作用是将大功率的数字输出信号还原成模拟信号，并通过功率输入/出接口输出到动圈。

由于振动试验中，开关功率放大器需要提供足够大的电压和电流(可达4000A以上)输出，且要失真小、效率和信噪比高、可靠性好。晶体管和普通IGBT作为输出器件的功率放大器调制频率不能做得很高，通常小于30kHz，使得功率放大器效率低、体积大、可靠性差且系统噪声大。

因此如何提高功率输出电路调制频率，以改进现有开关功率放大器工作效果，便成为本实用新型着重研究的问题。

发明内容

本实用新型提供一种电动振动台功率输出电路，其目的是要解决现有功率输出电路由于调制频率不能做得很高所带来的功率放大器效率低、体积大、可靠性差且系统噪声大等问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电动振动台功率输出电路，由开关功率放大电路和滤波还原电路组成，其创新在于：开关功率放大电路由四组TMOS场效应管连接成桥式输出电路，每组TMOS场效应管由至少两个TMOS场效应管并联构成桥式输出电路的一个桥臂，其中，第一桥臂至第四桥臂所对应TMOS场效应管的栅极端分别作为输入端接对应的脉冲宽度调制信号，第一桥臂和第三桥臂所对应TMOS场效应管的漏极端分别接电源正极，第二桥臂和第四桥臂所对应TMOS场效应管的源极端分别接电源负极，第一桥臂所对应TMOS场效应管的源极端与第二桥臂所对应TMOS场效应管的漏极端连接后作为第一连接点，第三桥臂所对应TMOS场效应管的源极端与第四桥臂所对应TMOS场效应管的漏极端连接后作为第二连接点；所述滤波还原电路由一个电容和两个铁基非晶合金磁芯的滤波电感组成，所述第一连接点接一个滤波电感后作为第一输出端，第二连接点接另一个滤波电感后作为第二输出端，电容跨接在第一输出端与第二输出端之间。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，桥式输出电路采用PWM(脉冲宽度调制)方式对输入信号进行调制，由TMOS场效应管作为功率输出元件组成桥式电路输出。功率器件始终工作在开和关两种状态，开关频率达100kHz以上，功率TMOS场效应管(TMOSFET)具有高开关速度使得器件在高频下有效的工作，提高了开关功率放大电路的工作频率。

2、本实用新型功率输出电路是电动振动台功率放大器中的功率输出单元。见图1所示，功率放大器还包含有台体励磁电路，冷却风机电源，水平台油泵电源，并进行一些电气控制，还具有多种保护和联动信号互锁等。

本实用新型工作原理是：桥式输出电路采用脉冲宽度调制(PWM)方式对输入波形进行调制，TMOS场效应管作为功率输出元件始终工作在开和关两种状态，将输入信号经数字放大后，获得足够的电流和电压，然后通过滤波电路还原成原信号来推动动圈工作。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型是应用于电动振动台开关功率放大器中的功率输出电路，该电路利用TMOS场效应管作为功率输出元件，采用桥式输出电路构成开关功率放大电路并联输出，并利用两个铁基非晶合金磁芯的滤波电感和一个电容组成滤波还原电路。因此其匹配的振动试验系统具有效率高(达96％以上)、噪声小、波形失真小、系统动态范围宽和可靠性高的特点，推动了我国振动行业的发展。