一個(gè)適用單相、三相供電的開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2012-02-14
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
對(duì)元件和參數(shù)作一個(gè)計(jì)算。開(kāi)關(guān)頻率及PWM控制脈沖寬度（占空比）是輸出穩(wěn)定性高低的關(guān)鍵，IGBT和高頻整流快速恢復(fù)二極管是電源工作恢復(fù)高低的關(guān)鍵。
3．1 開(kāi)關(guān)頻率及占空比的計(jì)算
為了計(jì)算這兩個(gè)參數(shù)，先設(shè)計(jì)高頻變壓器的匝比為10：1。因?yàn)殡娫摧敵鲭妷篣0為28V，所以高頻變壓器輸入端的平均電壓US’應(yīng)為280V。由DC-DC變換原理可知：Us，/ Ud =D/T， 而Ud=1.35UL，式中：UL---- 三相供電線有效值(380V),所以，D/T=280/513=0.545=0.55,由于是全橋式變換,所以每組開(kāi)關(guān)的占空比Dp=D/2*T=0.2757T圖4-a所示為一組開(kāi)關(guān)的工作波形示意圖。
綜合對(duì)電源可靠性要求高,對(duì)電源體積要求較高等因素,確定開(kāi)關(guān)電源頻率為20KHZ,容易算出最小死區(qū)時(shí)間為11.25micro;s。
可見(jiàn)，有這樣大的死區(qū)時(shí)間，可以保證在輸入電壓有較大波動(dòng)情況下仍能使輸出穩(wěn)定不變。
3．2 IGBT的選擇
對(duì)IGBT的選擇，主要考慮正常工作時(shí)流過(guò)IGBT的電流有效值、平均電流和反向電壓Uces。因?yàn)橄箝_(kāi)關(guān)損耗發(fā)熱、工作條件嚴(yán)酷等因素都不能忽略，所以選擇時(shí)，其元件的參數(shù)應(yīng)取2倍以上安全系數(shù),。由于是全橋式電路，且高頻變壓器變比為10 : 1 ,次級(jí)輸出電流為連續(xù)的100A電流，所以流過(guò)變壓器初級(jí)電流平均值IL（av）應(yīng)為10A，流過(guò)每個(gè)IGBT的穩(wěn)定電流波形如圖4-b所示，其電流計(jì)算如下：
因?yàn)椤?div align="center" style="margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; ">
IGBT電流的有效值為：
在器件手冊(cè)中，給出的IGBT元件參數(shù)額定電流是直流連續(xù)平均電流，而在實(shí)際工作中，IGBT的過(guò)流損壞一般是熱效應(yīng)引起的。所以綜合成本和可靠性問(wèn)題，常常選IGBT的額定電流大于工作電流有效值IT兩倍以上。電路中，每個(gè)開(kāi)關(guān)元件的工作電壓均為電源電壓Ud，即Uces=Ud=513V，所以IGBT的耐壓應(yīng)選擇1000V以上。
3．3 次級(jí)整流二極管的選擇
分析計(jì)算方法同IGBT的選擇。流過(guò)二極管的峰值電流180A，平均電流IDav=50A,有效值電流ID=95A，所以選擇IFav=200A,VRRM.≥100V的快速恢復(fù)二極管。
3．4 輸入整流電路及附加單相升壓變壓器的確定
因?yàn)橛扇喙╇姇r(shí)，Ud=1.35UL=1.35×1.707×UP。為了保證單相供電時(shí),開(kāi)關(guān)電源輸出不變，顯然，此時(shí)須有Ud’= Ud=1.35×1.707×UP。由單相全波整流原理知,其整流輸出電壓Ud’是整流輸出電壓有效值UX的1.1～1.2倍.所以由上式有: ( 1.1～1.2)UX=1.35×1.707×UP,其中UP是相電壓。
所以,選擇整流電路，其耐壓值比三相時(shí)選高一些,同時(shí),整流電流值也應(yīng)比三相時(shí)大一些,一般選擇大三分之一即可。變壓器的匝比設(shè)計(jì)為1:2 即可滿足要求。
4． PWM電路的選擇
文章選擇UC3846雙輸出電流型PWM控制器集成電路。該電路在開(kāi)關(guān)頻率為20KHZ時(shí)，其最大占空比可達(dá)50%，所以它的控制是有效和穩(wěn)定的。
評(píng)論