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80V 25A高精度稳流电源的制作

时间:2013-04-18 21:39:17来源:原创 作者:admin 点击:

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    电真空微波放大管的一种,速调管以其功率大﹑效率高的优势得到了广泛的应用。而速调管外加一个聚焦磁场。使速调管电子枪所打出的电子注不被散射损耗掉,这就要求磁场电源具有较好的电流稳定度。   <<提示:容源电子网为广大电子爱好者提供电路图专题网站“容源电路图网”,欢迎访问。汇聚大量电路图与你共同分享。》



  2 性能指标

    (1) 输入:三相50Hz、380V;

    (2) 输出:额定电压80V,额定电流25A,要求0∽25A连续可调;

    (3) 输出电流纹波:0.08A;

    (4) 输出电流稳定度:0.08A;

    (5) 提供电源过流保护,电源过压/欠压保护;

    3 电路原理

    3.1 主回路

    主回路采用Buck变换器,原理框图如图1

    1.JPG

    图1  主回路框图

    3.1.1 原理简介:

    50Hz、380V三相交流输入电压经EMI电网滤波器阻断噪音信号,通过隔离变压器降成100V左右的交流电压,再整流滤波,变成Buck变换器所的平滑直流电压。图1中,当N1N2导通时,电感L1在未饱和前,电流线形,电感L1的极性为左正右负,二极管V1处于关断。当N1和N2都关断时,电感L1中的磁场作用,改变L1两端的电压极性,左负右正,续流二极管V1导通,以保证输出电压和电流不变。磁场负载是一个感性负载,当电源不工作时,磁场负载必然会产生一个反向的电压,二极管V2用来将这一反向的负载能量释放掉。

    3.1.2 关键元器件的选择

    (1) 开关管N1,N2的选择:采用三菱公司100A单管IGBT(CM100H-12)。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单和GTR的阻断电压高、饱和导通压降低、载流能力强的优点。开关管的驱动采用变压器隔离。与不用变压器,直接驱动相比,主回路对驱动电路的干扰小,不易引起震荡。变压器工作比的限制,若只用一个IGBT,使得占空比不能超过50%。,开关管由两个IGBT并联,用控制电路输出的相位相差180的脉冲信号驱动。这样,占空比就能达到96%,使得输出电流能在很宽范围内调节。而且,开关管的损耗也能减少一半。

    (2) 反馈采样电路:通常,电源的反馈采样都采用电阻的形式。然而,本电源的输出电流较大,若使用电阻采样,电阻的功耗比较大。电阻的过分发热,必然会引起电阻阻值的变化,从而引起反馈采样电压的变化,无法满足电源的电流精度要求。这部分功耗,对整个电源而言,也是无用的能量损耗。而且,电阻的体积也比较大。采用电阻反馈显然是不可取的。,采用额定值25A的霍尔电流传感器(CSM025A)反馈的采样。该传感器具有的线性度、抗干扰能力强、低温漂、宽频带等优点,很好的满足电源的电流精度要求。

    3.2 驱动电路

    驱动电路的原理框图如图2

    2.JPG

    图2   驱动电路框图

    3.2.1 驱动电路的选择:

    目前生产的开关电源大多采用PWM脉宽调制方式,少数采用PFM脉冲频率调制。PWM的缺点是受功率开关管最小导通时间的限制,对输出电压不能作宽范围的调节;,输出端要接假负载,以防止空载时输出电压升高。PFM式开关电源的输出电压调节范围很宽,输出端可以不接负载。本电源要求在0∽25A宽范围内连续可调,采用PFM的方式。

    3.2.2 原理简介:

    图2中,压控震荡器VCO输出频率由运算放大器的输出电压Vo控制的方波,经定时器、二分频器和驱动放大电路后形成两路宽度的交替脉冲。再驱动变压器T1、T2隔离后,去分别驱动主回路中的N1、N2两只IGBT。R2、R3、V2、V3构成IGBT栅极与发射极的快速放电回路,和变压器T1一起构成IGBT的驱动电路。这种驱动方法既简单适用又可靠。

    3.3 保护电路

    本电源要求提供过流、过压、欠压保护。保护电路原理框图如图3

    3.JPG

    图3 保护电路框图

    3.3.1 原理简介:

    图3中,当电源产生过流、过压、欠压故障时,V1、V2、V3为高电平,D触发器检测到该脉冲电平,锁存故障。再送入到或门,使得故障输出V7为高电平。V7分为两路:一路送到驱动电路中,关掉驱动,保护主回路IGBT开关管;另一路送到控制保护电路中,关断三相380的输入。

    3.3.2 欠压故障的方法:

    电源慢启动的存在,在电源没有达到额定电流之前,电源必然会报出欠压故障。,在电源开机稳定之前要将欠压故障先屏蔽掉。作者使用了NE555的单稳态定时器。图3中,二极管D1、D2构成或门电路。开机通电的,定时器的输出电压V4为高电平,采样电压V5为低电平。,V6为高电平,没有欠压故障。当电源达到额定电流时,V5为高电平,定时器仍然为高电平。当定时器所设定的时间到了,定时器输出V4为低电平,V5已变成高电平,V6始终为高电平。,定时器不再起作用,电源正常采样欠压故障。

    4 结论

    该电源已应用于某型号气象雷达的发射机上,无故障运行3年,工作稳定,性能可靠。

    参考文献

    [1]张占松、蔡宣三,开关电源的原理与设计,电子工业出版社,2001

    [2]何希才,新型开关电源设计与应用,科学出版社,2001



 

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