高精度穩(wěn)流電源電路設(shè)計(jì)

1　前 言

　　作為電真空微波放大管的一種，速調(diào)管以其功率大p效率高的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用。而速調(diào)管一般都需要外加一個(gè)聚焦磁場(chǎng)。為了使速調(diào)管電子槍所打出的電子注不被散射損耗掉，這就要求磁場(chǎng)電源具有較好的電流穩(wěn)定度。

　　2　性能指標(biāo) (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(xù)可調(diào);

　　(3) 輸出電流紋波：0.08A;

　　(4) 輸出電流穩(wěn)定度：0.08A;

　　(5) 提供電源過(guò)流保護(hù),電源過(guò)壓/欠壓保護(hù);

　　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所示

　　圖1　 主回路框圖

　　3.1.1　原理簡(jiǎn)介：

　　50Hz、380V三相交流輸入電壓經(jīng)EMI電網(wǎng)濾波器阻斷噪音信號(hào)，通過(guò)隔離變壓器降成100V左右的交流電壓，再經(jīng)過(guò)整流濾波，變成Buck變換器所需要的平滑直流電壓。圖1中，當(dāng)N1或者N2導(dǎo)通時(shí)，電感L1在未飽和前，電流線形增加，電感L1的極性為左正右負(fù)，二極管V1處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)N1和N2都關(guān)斷時(shí)，由于電感L1中的磁場(chǎng)作用，改變L1兩端的電壓極性，左負(fù)右正，續(xù)流二極管V1導(dǎo)通，以保證輸出電壓和電流不變。由于磁場(chǎng)負(fù)載是一個(gè)感性負(fù)載，當(dāng)電源不工作時(shí)，磁場(chǎng)負(fù)載必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的電壓，二極管V2用來(lái)將這一反向的負(fù)載能量釋放掉。

　　3.1.2 關(guān)鍵元器件的選擇

　　(1)　開(kāi)關(guān)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(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單和GTR的阻斷電壓高、飽和導(dǎo)通壓降低、載流能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)采用變壓器隔離。與不用變壓器，直接驅(qū)動(dòng)相比，主回路對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的干擾小，不易引起震蕩。由于變壓器工作比的限制，若只用一個(gè)IGBT,使得占空比不能超過(guò)50%。因此，開(kāi)關(guān)管由兩個(gè)IGBT并聯(lián)，用控制電路輸出的相位相差180的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。這樣，占空比就能達(dá)到96%，使得輸出電流能在很寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。而且，開(kāi)關(guān)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，由于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(guò)分發(fā)熱，必然會(huì)引起電阻阻值的變化，從而引起反饋采樣電壓的變化，無(wú)法滿足電源的電流精度要求。這部分功耗，對(duì)整個(gè)電源而言，也是無(wú)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。因此，采用額定值25A的霍爾電流傳感器(CSM025A)作為反饋的采樣。該傳感器具有良好的線性度、抗干擾能力強(qiáng)、低溫漂、寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的滿足電源的電流精度要求。

　　3.2 驅(qū)動(dòng)電路

　　驅(qū)動(dòng)電路的原理框圖如圖2所示

　　圖2　　 驅(qū)動(dòng)電路框圖