一種單端反激式多路輸出IGBT驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)(完整版)實(shí)用資料

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一種單端反激式多路輸出IGBT驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）一種單端反激式多路輸出IGBT驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)作者:葛黃徐,楊仁剛,唐云峰作者單位:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,北京100083相似文獻(xiàn)(10條1.期刊論文王明炎單端反激式開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器設(shè)計(jì)-中國(guó)科技信息2021(4隨著電子技術(shù)的發(fā)展,對(duì)電源小型化的要求越來(lái)越高.開(kāi)關(guān)電源以體積小、重量輕、用材少、效率高等特點(diǎn)逐步成為電子工程師首選對(duì)象;而單端反激式開(kāi)關(guān)電源在小功率開(kāi)關(guān)電源中結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單,且易于實(shí)現(xiàn)多電壓輸出.本文詳細(xì)敘述了單端反激式開(kāi)關(guān)電源中高頻變壓器的設(shè)計(jì)原理,并給出具體設(shè)計(jì)示例.2.期刊論文林曉偉.LINXiaowei單端反激開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)-電子工程師2007,33(5單端反激開(kāi)關(guān)電源具有輸出紋波小、輸出穩(wěn)定、體積小、重量輕、效率高以及具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能等許多優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在小功率開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中.UC3842是Unitorde公司推出的電流型脈寬調(diào)制器,該調(diào)制器單端輸出,可以直接驅(qū)動(dòng)雙極型功率管或場(chǎng)效應(yīng)管,適用于無(wú)工頻變壓器的20W~80W的小功率開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì).文中介紹了利用該集成芯片實(shí)現(xiàn)的具有雙閉環(huán)電流(外回路和內(nèi)回路反饋系統(tǒng)的單端反激開(kāi)關(guān)電源的原理和設(shè)計(jì)方法.3.期刊論文高普輝.邵菊香單端反激式開(kāi)關(guān)電源的恒壓輸出條件及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證-西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版2004,30(3結(jié)合課題,對(duì)單端反激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理進(jìn)行了分析,對(duì)其恒壓和恒流兩種工作狀態(tài)進(jìn)行了研究,最后得到了單端反激式開(kāi)關(guān)電源工作在恒壓輸出狀態(tài)的條件,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與理論完全吻合.4.學(xué)位論文郝利兵單端反激式開(kāi)關(guān)電源的研制-分析、仿真與設(shè)計(jì)、硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)2000該論文分為四章:第一章首先對(duì)開(kāi)關(guān)變換器進(jìn)行了概述,論述了電力電子技術(shù)領(lǐng)域中功率變換器的發(fā)展,對(duì)開(kāi)關(guān)電源和直流變換器進(jìn)行了分類(lèi),概述了功率變換器的基本知識(shí);第二章論述了單端反激變換器的工作原理,分析了其三種工作狀態(tài),最后總結(jié)了單端反激變換器的優(yōu)缺點(diǎn);第三章介紹作者按某工程技術(shù)要求設(shè)計(jì)制作一臺(tái)200W、有三路不同參電壓及功率輸出的開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)過(guò)程,具體計(jì)算了各個(gè)電路元件參數(shù),并檢測(cè)了各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo);第四章就零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在單端反激變換器中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和論述.比較了各種軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),分析了ZVT-PWM單端反激變換器的基本電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行階段和主要變量波形,以及主、副開(kāi)關(guān)管脈寬控制波形的時(shí)序,并利用電路仿真軟件對(duì)所做工作進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真分析,最后,用硬件實(shí)現(xiàn)了零電壓轉(zhuǎn)換(ZCT軟開(kāi)關(guān)單端反激變換器.5.期刊論文潘騰.林明耀.李強(qiáng)基于TOP224Y芯片的單端反激式開(kāi)關(guān)電源-電力電子技術(shù)2003,37(2介紹了一種采用TOP224Y智能集成芯片實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)電源.根據(jù)TOP224Y的特性給出了單端反激式開(kāi)關(guān)電源的工程設(shè)計(jì)方法.對(duì)外圍電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和討論,并在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了改進(jìn)電路性能的方法.6.會(huì)議論文楊月婷.董峰一種單端反激開(kāi)關(guān)電源的諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的研究2005本文研究了一種單端反激拓?fù)?、完全能量傳遞方式開(kāi)關(guān)電源的諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù),該技術(shù)不但可降低開(kāi)關(guān)損耗,而且實(shí)現(xiàn)了漏感能量回收,效率比硬開(kāi)關(guān)提高5﹪,并有可能使反激拓?fù)鋺?yīng)用于較大功率的電源.另外通過(guò)該技術(shù)可降低電源的干擾,提高電源的帶寬、功率和電源的EMC性能,達(dá)到開(kāi)關(guān)電源潔凈的目的.本文還通過(guò)諧振條件的分析,設(shè)計(jì)了一種基于通用芯片的可行的控制方式.7.期刊論文曲泰元.邱瑞昌.QUTai-yuan.QIURui-chang基于FA13844的單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)-通信電源技術(shù)2007,24(6介紹了一種采用FA13844電流型PWM控制芯片實(shí)現(xiàn)的多路輸出單端反激式開(kāi)關(guān)電源,根據(jù)設(shè)計(jì)要求給出了該電源的設(shè)計(jì)步驟及電路參數(shù),并對(duì)其性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該電源具有較高的可靠性和穩(wěn)定性,且輸出紋波小.8.會(huì)議論文彭力.李劍.康勇.陳堅(jiān)電流控制型單端反激式開(kāi)關(guān)電源的研究1999分析了電流控制型單端反激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理,介紹了UC3842的主要功能,給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表晚,該電路具有控制簡(jiǎn)單、工作頻率恒定、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。9.學(xué)位論文吳勝益基于TOPSwitch-Ⅱ的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的研究2006隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電力電子設(shè)備與人們的工作、生活關(guān)系日益密切,而任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源。進(jìn)入90年代,開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域,如程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等。當(dāng)今開(kāi)關(guān)電源正向著集成化、智能化、綠色化的方向發(fā)展,高度集成、功能強(qiáng)大的單片開(kāi)關(guān)電源代表著當(dāng)今開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的主流方向。本論文分為五章:第一章介紹了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展史、分類(lèi)及其發(fā)展趨勢(shì),同時(shí)還介紹了開(kāi)關(guān)電源常用的幾種控制方法,在比較了電流控制和電壓控制兩種模式特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)闡述了電流型控制開(kāi)關(guān)電源的工作原理和優(yōu)點(diǎn)。最后講述了本課題的研究意義和工作內(nèi)容。第二章首先講述了電流型反激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理,其次,介紹了峰值電流型控制方法的優(yōu)缺點(diǎn),最后介紹了專(zhuān)用的電流型控制芯片——TOPSwitch-Ⅱ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理。第三章在分析開(kāi)關(guān)電源工作在斷續(xù)狀態(tài)下的基礎(chǔ)上,推出了電流型反激式單輸出開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。為以下的電路設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算其穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能下的一些參數(shù)提供有力的依據(jù)。第四章圍繞著電流型反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面較為深入地研究了單片集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的特性,并介紹了電流型單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法。依據(jù)給定的技術(shù)參數(shù),進(jìn)行了主電路元器件的選型,并確定了電源各部分電路的結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了電路實(shí)驗(yàn)。第五章給出了電源的試驗(yàn)波形,分析了電源輸出紋波產(chǎn)生的機(jī)理,并提出了一些降低紋波的有效方法和措施。文章的最后對(duì)所做的工作和取得的結(jié)論進(jìn)行了總結(jié)。10.期刊論文季海濤.陳松立.王琳.毛蘇閩.汪定軍基于UC3842的單端反激式電源設(shè)計(jì)-電工技術(shù)2021(10以電源芯片UC3842為核心,設(shè)計(jì)了一種具有寬電壓輸入,恒流和恒壓2種工作模式輸出的單端反激式開(kāi)關(guān)電源.試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證該開(kāi)關(guān)電源具有電壓調(diào)整率和效率高的特點(diǎn),是一種性能良好的開(kāi)關(guān)電源.授權(quán)使用:沈陽(yáng)市情報(bào)所(systi007,授權(quán)號(hào):457926cb-8481-4cb1-bd10-9ea900f76529下載時(shí)間:2021年3月17日萬(wàn)方數(shù)據(jù)用于大功率LED驅(qū)動(dòng)的單端反激恒流源設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的電路為單端反激拓?fù)?采用雙電流環(huán)對(duì)輸出電流進(jìn)行控制.輸出端電路含有必要的開(kāi)路限壓保護(hù),即過(guò)載保護(hù),使功率電路器件免受損壞?？紤]到電路成本。采用精密小電阻進(jìn)行采樣.雖然整個(gè)電路的效率會(huì)有所下降,但電路成本降低了不少。控制框圖如圖3所示。輸出電流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)PI調(diào)節(jié)后.輸出的誤差信號(hào)經(jīng)光耦隔離后作為電流檢測(cè)比較器的給定,將其與電感電流相比較。輸出的比較信號(hào)經(jīng)PWM比較器后形成PWM波.用以控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)的狀態(tài),這樣就形成了雙電流環(huán)控制。外電流環(huán)在保證輸出恒定電流穩(wěn)定精度的情況下.內(nèi)電流環(huán)通過(guò)檢測(cè)電感電流.更快地提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和響應(yīng)速度,實(shí)現(xiàn)輸出端電流恒定。暑謄,弱警嗽嬲網(wǎng)7給定,rⅨ人器比較器l時(shí)鐘ll卞>砸回協(xié)蒿I}{L————————一1塑當(dāng)皇墊絲型l旦凡’f圖3控制框圖圖4出示實(shí)際電路原理圖。電路穩(wěn)態(tài)工作情況下.當(dāng)輸出端突然開(kāi)路,或輸出端開(kāi)路狀態(tài)下輸入端突然加電時(shí).輸出端電壓會(huì)突然跳高,此時(shí)會(huì)擊穿穩(wěn)壓管Vz2,將輸出端電壓箝位在該穩(wěn)壓二極管的額定電壓下。從而避免了電路器件的損壞。實(shí)現(xiàn)了開(kāi)路限壓保護(hù)功能。當(dāng)帶載超過(guò)額定輸出電壓時(shí),電壓亦被箝位在該穩(wěn)壓管的額定電壓下,此時(shí)電路處于大范圍的穩(wěn)定工作范圍內(nèi)。如果輸出端接大于額定輸出電壓的大功率LED作為負(fù)載。則表現(xiàn)為單個(gè)大功率LED發(fā)光亮度下降。刪T礬‘U巳撒vz:強(qiáng)非鄂占+2.5V圖4實(shí)際電路原理圖4部分重要參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)定實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的輸出恒定電流為0.8A。額定功率為36W。額定輸出電壓為45V。Vz2的額定穩(wěn)壓值為48V。控制芯片UC3842方框圖如圖5所示。由接在管腳8的電阻尺,和接管腳4的耦合電容cT決定電路的工作頻率,這里采用100kHz。因電路隔離需要。UC3842內(nèi)部的誤差放大器懸空不使用。當(dāng)電路的輸入端剛加電時(shí)。為了使電路緩慢起振而設(shè)計(jì)了電容c7,為使cT不過(guò)多地影響電路的工作頻率,選用100pF的貼片電容。賦剁黔翟l垮秘瓷塹!b整r弋E:I罐眥翊鐐皇古耐葛蕞妻‰辮輸出/a:lK■i電流檢測(cè)比較器樸償1(2一一……。—鹽礦……………一圖5UC3842典型方框圖設(shè)計(jì)變壓器時(shí)[51.選擇EE28L型磁芯,中心柱磁路有效面積A,176.32mm2,飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在100℃時(shí)為320mT。因電路工作頻率為100kHz,暫設(shè)占空比為0.4,則開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間ton=(1/100xO.4---4¨s。單相交流整流采用電容濾波.直流電壓不會(huì)超過(guò)交流輸入電壓有效值的1.4倍,也不小于1.2倍。輸入端經(jīng)整流濾波后直流母線(xiàn)電壓最小值U,面=220x1.2=264V。這里取交流磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅值A(chǔ)B。=0.1T。計(jì)算初級(jí)匝數(shù):忙畿=薔器=138.4匝(1¨r麗一麗麗麗麗“叩1出¨7取初級(jí)匝數(shù)139匝。輸出額定電壓為45V時(shí),設(shè)二極管和繞組的壓降為1.0V.則初級(jí)每匝伏數(shù)為㈣=264/139=1.9V/匝,輸出端的次級(jí)繞組匝數(shù)Ⅳ5.(45+1.0/1.9=24.2匝,取25匝。設(shè)計(jì)反饋環(huán)路參數(shù):R剪=68kl'l,R3l_5.6kD,R32=O.25Q(精度10%。額定輸出電流設(shè)定為0.8A時(shí),Pl調(diào)節(jié)器參數(shù)為:R薩1.1kQ,CIr--o.2斗F。5實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖6示出實(shí)驗(yàn)波形。如圖6b所示,電壓波形呈圍繞零電平的毛刺狀電壓.這主要是受電路動(dòng)態(tài)特性和開(kāi)關(guān)頻率影響所致。痤>蟣≤聾蝗>妄oo巴、St/(5vs/格(a開(kāi)天竹鞭動(dòng)波形It.L.I.‘.i.t/(5us,格(cPI淵節(jié)器輸出端波形建>Eoo21≈盎毫《>g:≥0一I●.▲l--LI.上Ljr下fTrTT。1t/(5ps/格(bPI調(diào)節(jié)器輸入端波形tl(2.5ms/格(d輸出電流¨動(dòng)時(shí)波形tl(5us,格t/(5tas/格(e瀅定時(shí)輸出電壓和電流波形(f穩(wěn)定時(shí)輸出電壓和電流放大波形圖6實(shí)驗(yàn)結(jié)果萬(wàn)方數(shù)據(jù)弟43卷弟7期電力電子技術(shù)V01.43No.72021年7月PowerElectronicsJuly,2021如圖6c所示,電壓波形是具有一定幅值的高電機(jī)的制作驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性和可行性,對(duì)推廣大平,以實(shí)現(xiàn)近似線(xiàn)性PI調(diào)節(jié),該波形驗(yàn)證了分析的功率LED的應(yīng)用,使其躋身通用照明領(lǐng)域,節(jié)省能正確性和負(fù)反饋環(huán)路設(shè)計(jì)的合理性。輸出電流啟動(dòng)源及保護(hù)環(huán)境等具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。時(shí)波形如圖6d所示。雖然在電路啟動(dòng)過(guò)程中電流有一定的過(guò)沖,需經(jīng)過(guò)約5m。后才進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。但參考文獻(xiàn)它不會(huì)對(duì)大功率LED構(gòu)成威脅.因?yàn)檫^(guò)沖的時(shí)間很[11YKCheng,KWECheng?GenendStudyforusingLED幻短,而大功率LED能短時(shí)間耐受幾倍于自身額定電=epke刪竺ntLigll。ingD::“。e8臀Ho眥.K0竺:20062n:流的過(guò)沖,這樣的過(guò)沖是為了保證整個(gè)電路的快速篆=囂慧n.17ee3.170n≯“慨咖1c8sy咖腳and動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。由圖6e,f所示輸出端電流波形可以【2】瘩基敏,周疤癌,紀(jì)愛(ài)華.LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用【M】.北看出,電路有很好的恒流效果,波形中的高頻毛刺可京:人民郵電出版社。2006.通過(guò)在輸出端并聯(lián)大的高頻瓷片電容進(jìn)一步減小,[31KMorihori,YIshizuka,HMatsuo.ConsiderationofADrive但對(duì)于大功率LED這樣的負(fù)載來(lái)說(shuō)。高頻毛刺不會(huì)CircuitforLEDwithConstant-currentControLIEICETechni-對(duì)LED構(gòu)成威脅,可利用它來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率LED。calReportEE2004-68(2005-02[R1?2005:13—19?.6結(jié)論【4】M船ah岫Nishika啪,Yoichilshi叫ka,HimfumiMalsuo?etaL聶計(jì)字一種由220V,soHz交流電直接供電的:=:::=。竺cC。onns吶ta,田nt蓋蘭:I:=:=恒流源,分析了電路的恒流原理并設(shè)計(jì)了電流負(fù)反盱Elee帥ni。。2006.20(3:72”3lj饋回路,利用反激拓?fù)溟_(kāi)關(guān)變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流源的【5】張占松,蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)(修訂版【M】.北設(shè)計(jì)。該恒流源可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率LED,實(shí)驗(yàn)樣京:電子工業(yè)出版社.2007.萬(wàn)方數(shù)據(jù)用于大功率LED驅(qū)動(dòng)的單端反激恒流源設(shè)計(jì)作者:李大偉,鄧翔,楊善水,LIDa-wei,DENGXiang,YANGShan-shui作者單位:南京航空航天大學(xué),江蘇,南京,210016刊名:電力電子技術(shù)英文刊名:POWERELECTRONICS年,卷(期:2021,43(7參考文獻(xiàn)(5條1.張占松;蔡宣三開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)20072.MasahiroNishikawa;YoichiIshizuka;HirofumiMatsuoAnLEDDriveCircuitwithConstant-output-currentControlandConstant-luminanceControl2006(033.KMorihori;YIshizuka;HMatsuoConsiderationofADriveCircuitforLEDwithConstant-currentControLIEICETechnicalReportEE2004-68(2005-0220054.周志敏;周紀(jì)海;紀(jì)愛(ài)華LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用2006收稿日期:20210112作者簡(jiǎn)介:任怡靜(1982,女,山西聞喜人,碩士研究生,研究方向?yàn)樾禽dDC/DC變換器。文章編號(hào):10093664(202103002503設(shè)計(jì)應(yīng)用一種正激有源箝位驅(qū)動(dòng)電路拓?fù)淙吴o,王衛(wèi)國(guó),郭祖佑(蘭州物理研究所,甘肅蘭州730000摘要:采用有源箝位復(fù)位方式能夠有效提高變換器的效率,然而箝位開(kāi)關(guān)管的增加提高了控制電路的難度,文章中設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路,解決了開(kāi)關(guān)管之間的延時(shí)問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該方案有效提高了變換器的效率。關(guān)鍵詞:有源箝位;驅(qū)動(dòng)電路;復(fù)位;效率中圖分類(lèi)號(hào):TN79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAForwardDrivenCircuitTopologyonanActiveClampRENYijing,WANGWeiguo,GUOZuyou(LanzhouInstituteofPhysics,Lanzhou730000,ChinaAbstract:Theresetmodeofactiveclampcanimprovetheefficiencyofforwardconverter,butitmakesthewholecontrolsectionmoredifficultybecauseoftheadditionoftheclampedswitches.Inthispaper,anewdrivencircuitwasdesigned,theproblemthatdelaytimebetweentwoswitchesissolvedbythisnewmethod.Thetestresultsverifythatthismethodcanimprovetheefficiencyofforwardconverter.Keywords:activeclamp;drivencircuit;reset;efficiency0引言由于正激變換器具有電路拓?fù)浜?jiǎn)單,輸入輸出電氣隔離,電壓升、降范圍寬,易于多路輸出等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于中小功率電源變換場(chǎng)合。但正激變換器需要附加電路來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓器的磁復(fù)位,否則變壓器磁芯將達(dá)到飽和而影響電路無(wú)法正常運(yùn)行。正激變換器的磁復(fù)位方式有很多種,包括第三繞組復(fù)位技術(shù)、RCD復(fù)位技術(shù)、LCD復(fù)位技術(shù)、有源箝位技術(shù)和諧振復(fù)位技術(shù)。與傳統(tǒng)的復(fù)位技術(shù)比較[1],有源箝位技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn):無(wú)需另加復(fù)位措施,可實(shí)現(xiàn)變壓器磁芯的自動(dòng)磁復(fù)位;并可以使激磁電流正負(fù)方向流通,使磁芯在磁化曲線(xiàn)第一及第三象限運(yùn)行,提高了磁芯利用率,但它的缺點(diǎn)是控制電路復(fù)雜。1電路原理圖1為有源箝位變換器原理框圖。如圖1所示,PWM控制電路、延時(shí)電路的選用和設(shè)計(jì)是有效驅(qū)動(dòng)主開(kāi)關(guān)與箝位開(kāi)關(guān),并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)有源箝位復(fù)位技術(shù)的關(guān)鍵所在。圖2中,由電容Cc與箝位開(kāi)關(guān)管Q2構(gòu)成箝位網(wǎng)絡(luò),Q1為主開(kāi)關(guān)管,Cs為Q1的結(jié)電容。在主開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間,箝位電容將主開(kāi)關(guān)漏-源電壓箝在一定數(shù)值水平上,基本保持不變,從而避免了主開(kāi)關(guān)上過(guò)大的電壓應(yīng)力。電路運(yùn)行過(guò)程中,箝位開(kāi)關(guān)Q2能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓開(kāi)通和關(guān)斷、主開(kāi)關(guān)Q1可以獲得零電壓關(guān)斷和低電壓開(kāi)通,進(jìn)一步減少了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗。然而,由于電路增加了箝位開(kāi)關(guān),因此,控制、驅(qū)動(dòng)電路也相應(yīng)變得復(fù)雜。本方案綜合航天器件的可靠性以及多年的使用經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)了一種新的驅(qū)動(dòng)電路。圖1有源箝位變換器原理框圖圖2有源箝位正激變換器原理圖2驅(qū)動(dòng)電路的基本原理及設(shè)計(jì)2.1微分電路微分電路如圖3(a所示。微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波,此電路的輸出波形只反映波形的突變部分,即只有輸入波形發(fā)生突變的瞬間才有輸出。而對(duì)恒定部分則沒(méi)有輸出。輸出的尖脈沖的寬度與RC有關(guān),RC越小,尖脈沖波形越尖,反之則寬。注意,此電路的RC必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入波形的寬度,否則就失去了波形變換的作用,變?yōu)橐话愕腞C耦合電路了,一般RC小于或等于輸入波形寬度的1/10就可以了。圖3微分電路及其波形2.2驅(qū)動(dòng)原理圖如圖4所示,PWM芯片的輸出直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)主開(kāi)關(guān)管,另外,通過(guò)微分電路對(duì)PWM芯片輸出波形轉(zhuǎn)換后,可以在Q2的柵-源兩端得到與Q1柵-源之間互補(bǔ)的波形。當(dāng)PWM輸出為高電平時(shí),二極管D3截止,D4導(dǎo)通,輔助電源電壓通過(guò)回路R4、D4、Q3,此時(shí),Q3的集電極為低電平,Q2柵-源也為低電平;當(dāng)PWM輸出為低電平時(shí),D3導(dǎo)通,D4截止,則輔助電源電壓12V直接通過(guò)電阻R5加到Q3集電極上,Q2柵-源之間為高電平。這樣,實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)管和箝位開(kāi)關(guān)管的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)。圖4主開(kāi)關(guān)管與箝位開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)原理圖當(dāng)方波電壓加在微分電路的兩端(輸入端時(shí),電容C上的電壓開(kāi)始因充電而增加,而流過(guò)電容C的電流則隨著充電電壓的上升而下降。電流經(jīng)過(guò)微分電路(R、C的規(guī)律可用下面的公式來(lái)表達(dá)[3]:i=Re-(1式中,I為充電電流(A;U為輸入信號(hào)電壓(V;R為電路電阻值(;C為電路電容值(F;e為自然對(duì)數(shù)常數(shù)(2.71828;t為信號(hào)電壓作用時(shí)間(s。對(duì)電路的說(shuō)明:開(kāi)關(guān)管Q2選取輸入電容較小的N溝道MOSFET,輸入電容值直接影響到對(duì)Q2的有效驅(qū)動(dòng)。電容C3可調(diào)節(jié)主開(kāi)關(guān)和箝位開(kāi)關(guān)之間的延時(shí)時(shí)間。2.3關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)2.3.1功率變壓器設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源變壓器的性能好壞,不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率,而且還會(huì)影響到高頻開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。所以在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中,對(duì)磁芯材料的選擇,磁芯線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)以及繞制工藝都要進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)選用Magnetics公司的RM5型PC40磁芯。變壓器原邊繞組匝數(shù)為:Np=(Udc-1dmaxAeBf108(2式中,Udc為最小直流輸入電壓(V;f為工作頻率(Hz;dmax為最大占空比;Ae為磁芯有效面積(cm2;B為磁通變換量(Gs。計(jì)算所需導(dǎo)線(xiàn)直徑時(shí),應(yīng)考慮趨膚效應(yīng)的影響,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)直徑大于2倍趨膚深度時(shí),應(yīng)盡可能采用多股導(dǎo)線(xiàn)并繞。2.3.2占空比d的設(shè)計(jì)主開(kāi)關(guān)Q1的電壓應(yīng)力為Uds=Ui+Uc=i1-d=od(1-d(3式中,N為變壓器匝比;Uo為變換器輸出電壓。在相同的N、Uo下,當(dāng)輸入電源電壓Ui增大時(shí),占空比d減小,主開(kāi)關(guān)Q1電壓應(yīng)力變化不大,如圖5所示。圖5功率開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力與占空比關(guān)系2.3.3箝位電容的選取箝位電容的值由箝位電壓紋波UC決定。圖2中的CC越大,UC越小,主開(kāi)關(guān)Q1電壓應(yīng)力越小,但對(duì)電源電壓或負(fù)載變化時(shí)的變換器狀態(tài)相應(yīng)速度也變慢。設(shè)計(jì)時(shí),取UC/UC!10%。2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)基本電路圖見(jiàn)圖2,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選取的參數(shù)如下:Ui=28VDC;UO=5VDC;輸出功率PO=15W;C2=1F;主變壓器匝比為9:5;開(kāi)關(guān)頻率為178.4kHz;控制電路采用PWM芯片UC1843A,輸出隔離反饋使用芯片UC1901。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)RCD復(fù)位技術(shù)相比較,有源箝位復(fù)位技術(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電路效率提高了1.8%。圖6為微分電路的輸出波形,圖7為開(kāi)關(guān)管Q1、Q2的柵-源電壓波形。波形與理論分析基本一致