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      80V 25A高精度穩流電源的制作

      時間:2013-04-18 21:39:17來源:原創 作者:admin 點擊:

      1 前 言   <<提示:容源電子網為廣大電子愛好者提供電路圖專題網站“容源電路圖網”,歡迎訪問。匯聚大量電路圖與你共同分享!



          電真空微波放大管的一種,速調管以其功率大﹑效率高的優勢得到了廣泛的應用。而速調管外加一個聚焦磁場。使速調管電子槍所打出的電子注不被散射損耗掉,這就要求磁場電源具有較好的電流穩定度。   <<提示:容源電子網為廣大電子愛好者提供電路圖專題網站“容源電路圖網”,歡迎訪問。匯聚大量電路圖與你共同分享!



        2 性能指標

          (1) 輸入:三相50Hz、380V;

          (2) 輸出:額定電壓80V,額定電流25A,要求0∽25A連續可調;

          (3) 輸出電流紋波:0.08A;

          (4) 輸出電流穩定度:0.08A;

          (5) 提供電源過流保護,電源過壓/欠壓保護;

          3 電路原理

          3.1 主回路

          主回路采用Buck變換器,原理框圖如圖1

          1.JPG

          圖1  主回路框圖

          3.1.1 原理簡介:

          50Hz、380V三相交流輸入電壓經EMI電網濾波器阻斷噪音信號,通過隔離變壓器降成100V左右的交流電壓,再整流濾波,變成Buck變換器所的平滑直流電壓。圖1中,當N1N2導通時,電感L1在未飽和前,電流線形,電感L1的極性為左正右負,二極管V1處于關斷。當N1和N2都關斷時,電感L1中的磁場作用,改變L1兩端的電壓極性,左負右正,續流二極管V1導通,以保證輸出電壓和電流不變。磁場負載是一個感性負載,當電源不工作時,磁場負載必然會產生一個反向的電壓,二極管V2用來將這一反向的負載能量釋放掉。

          3.1.2 關鍵元器件的選擇

          (1) 開關管N1,N2的選擇:采用三菱公司100A單管IGBT(CM100H-12)。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)具有MOSFET的工作速度快、輸入阻抗高、驅動電路簡單和GTR的阻斷電壓高、飽和導通壓降低、載流能力強的優點。開關管的驅動采用變壓器隔離。與不用變壓器,直接驅動相比,主回路對驅動電路的干擾小,不易引起震蕩。變壓器工作比的限制,若只用一個IGBT,使得占空比不能超過50%。,開關管由兩個IGBT并聯,用控制電路輸出的相位相差180的脈沖信號驅動。這樣,占空比就能達到96%,使得輸出電流能在很寬范圍內調節。而且,開關管的損耗也能減少一半。

          (2) 反饋采樣電路:通常,電源的反饋采樣都采用電阻的形式。然而,本電源的輸出電流較大,若使用電阻采樣,電阻的功耗比較大。電阻的過分發熱,必然會引起電阻阻值的變化,從而引起反饋采樣電壓的變化,無法滿足電源的電流精度要求。這部分功耗,對整個電源而言,也是無用的能量損耗。而且,電阻的體積也比較大。采用電阻反饋顯然是不可取的。,采用額定值25A的霍爾電流傳感器(CSM025A)反饋的采樣。該傳感器具有的線性度、抗干擾能力強、低溫漂、寬頻帶等優點,很好的滿足電源的電流精度要求。

          3.2 驅動電路

          驅動電路的原理框圖如圖2

          2.JPG

          圖2   驅動電路框圖

          3.2.1 驅動電路的選擇:

          目前生產的開關電源大多采用PWM脈寬調制方式,少數采用PFM脈沖頻率調制。PWM的缺點是受功率開關管最小導通時間的限制,對輸出電壓不能作寬范圍的調節;,輸出端要接假負載,以防止空載時輸出電壓升高。PFM式開關電源的輸出電壓調節范圍很寬,輸出端可以不接負載。本電源要求在0∽25A寬范圍內連續可調,采用PFM的方式。

          3.2.2 原理簡介:

          圖2中,壓控震蕩器VCO輸出頻率由運算放大器的輸出電壓Vo控制的方波,經定時器、二分頻器和驅動放大電路后形成兩路寬度的交替脈沖。再驅動變壓器T1、T2隔離后,去分別驅動主回路中的N1、N2兩只IGBT。R2、R3、V2、V3構成IGBT柵極與發射極的快速放電回路,和變壓器T1一起構成IGBT的驅動電路。這種驅動方法既簡單適用又可靠。

          3.3 保護電路

          本電源要求提供過流、過壓、欠壓保護。保護電路原理框圖如圖3。

          3.JPG

          圖3 保護電路框圖

          3.3.1 原理簡介:

          圖3中,當電源產生過流、過壓、欠壓故障時,V1、V2、V3為高電平,D觸發器檢測到該脈沖電平,鎖存故障。再送入到或門,使得故障輸出V7為高電平。V7分為兩路:一路送到驅動電路中,關掉驅動,保護主回路IGBT開關管;另一路送到控制保護電路中,關斷三相380的輸入。

          3.3.2 欠壓故障的方法:

          電源慢啟動的存在,在電源沒有達到額定電流之前,電源必然會報出欠壓故障。,在電源開機穩定之前要將欠壓故障先屏蔽掉。作者使用了NE555的單穩態定時器。圖3中,二極管D1、D2構成或門電路。開機通電的,定時器的輸出電壓V4為高電平,采樣電壓V5為低電平。,V6為高電平,沒有欠壓故障。當電源達到額定電流時,V5為高電平,定時器仍然為高電平。當定時器所設定的時間到了,定時器輸出V4為低電平,V5已變成高電平,V6始終為高電平。,定時器不再起作用,電源正常采樣欠壓故障。

          4 結論

          該電源已應用于某型號氣象雷達的發射機上,無故障運行3年,工作穩定,性能可靠。

          參考文獻

          [1]張占松、蔡宣三,開關電源的原理與設計,電子工業出版社,2001

          [2]何希才,新型開關電源設計與應用,科學出版社,2001



       

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