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山东信平变压器:单相开关电源的设计

2018-06-02 09:42:37 德州信平电子有限公司 阅读

快速二极管的选择问题,并给出试验结果。

随着技术的进步和工艺水平的逐渐提高,工业现场设备需要配备各种规格的电源,PLCC,仪器,仪表等设备对电源的要求越来越高。开关电源因输出电压的稳定性好,较低的纹波,体积小,重量轻等优点逐渐取代线性稳压电源。本文介绍了一种半桥开关电源电路及其设计思路。

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1半桥开关电源的工作原理半桥开关电源的主回路如所示,由两只晶体管Mi和M2,两只电容Ci和C2构成了功率回路。

中,V由单相~220V电源经整流桥整流滤波后提供。Mi和M2两只晶体管互补工作。Ci和C2构成桥另一臂,C2和M2C1交替导通,在电容Cl和C2上极性相反的电压分别施加于开关变压器初级绕组上。开关变压器的二次绕组有中心抽头,通过两只快速整流二极管构成全波整流,经高频电感L()和电容C0滤波后,输出稳定的直流V0.改变脉冲的占空比S(卜7VT)即可以改变输出电压。if和Uf通常作为反馈信号,参与PWM的生成,以控制输出电压、电流稳定性。

陈志彬:单相开关电源的设计为电路的工作波形。其中Gi和G2为功率管的门极脉冲波形,ui,为变压器初级电压和电流波形。在静止状态时,Ci和C2串联,初始电压为V的1/2.Mi管导通后,C2开始充电,电流逐渐增加。Gi脉冲后沿到来后,Mi迅速关断。由于变压器漏感的作用,变压器初级电流经M2的反联二极管续流,迅速下降到零。此时,电路处于脉冲的死区,Mi和M2均未开通。下一阶段,M2开通,过程与Mi相同。

厂门半桥开关电源的工作波形Fig. 2主要器件的选择2.1主功率器件Ml和M2的选择2.1. i集电极电压Uceo的选择Mi和M2承受的最大电压为V.考虑到输入电压有io%的波动,以及开关管开通与关断的尖峰电压为稳态时的20%Mi和M2所承受的电压实际为i.iXi.2V 32V.选择管子时通常留有一定的裕量,取其工作电压为80%的额定电压,则有对单相变换器,V通常由~220V电源经整流滤波后提供,V大约为260 /=承8―0.9)V为初级电压峰值。

选择管子时通常需要考虑开关管开通和关断时所产生的电流尖刺、冲击电流等因素,设计时一般留有裕量。工作电流取80%的额定电流,所以实际选择时,选择标准电流等级。

2.i.3集电极耗散功率Pc的选择开关管在开通期间的直流平均损耗Pn为2.2电容Ci和C2的选择在半桥变换器中,等效电容为Ceq=Cl+C2=2C.在开关管导通期间,At=tn,分压电容的电压为Uc,压降为Auc= Ur为纹波电压,通常取U2= 1%-10%的平均电压,在半桥变换器中,取ur=(1%―所以其中/为变换器的工作频率。

分压电容器一般选择聚丙烯电容。

2.3快速二极管Di和D2的选择2.3.1反向峰值电压变换器输出电压为V,变压器二次电压的峰值为二极管承受的反向电压为考虑到变压器漏感以及开关管关断、开启时电压的冲击和尖刺,应留有一定的裕量,一般取2.3.2正向导通电流变换器输出电流为/变压器二次输出峰值电流为/,考虑电流的过冲和尖刺,一般取当单只管子不能满足需要时,可以采用多只并联来解决,但需要考虑均流问题。

3试验根据上述半桥变换器的原理,设计了一个开关电源。输入为~220V单相电源,输出为48V最大输出电流12A.(25°C);C1和C2为聚丙烯1呷,1示出试验波形图。从图中可以看出,电压波形中,前沿以及后沿出现了局部的振荡,尖峰幅度为满幅的75%,该尖峰是由变压器漏感引起的。如对尖峰电压不加限制,在工作频率较高或负载较大时,将损坏IGBT.通常在IGBT的源极、漏极之间增加RCD吸收电路,时间常数t=RC可取半周期的5%可以起到较好的效果。

试验中为了降低开关管开通关断时的过冲,在开关管M1和M2的源极和漏极间并联快恢复二极管MUR1100(1A,1000V)和无感电容PPB 0.047冲/630V(CEL公司),振荡幅度降至满幅的25%左右,如4结论虽然采用的是硬开关PWM变换器,但是通过适当的保护电路和突波吸收电路,可以有效地降低硬开通、硬关断带来的不利影响。该设计简单、可靠,且成本低廉,具有实用意义。


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