高精度穩流電源電路設計

1　前 言

　　作為電真空微波放大管的一種，速調管以其功率大p效率高的優勢得到了廣泛的應用。而速調管一般都需要外加一個聚焦磁場。為了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。

　　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所示

　　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，再經過整流濾波，變成Buck變換器所需要的平滑直流電壓。圖1中，當N1或者N2導通時，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，二極管V1處于關斷狀態。當N1和N2都關斷時，由于電感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。由于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。由于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%。因此，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，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。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、低溫漂、寬頻帶等優點，能夠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所示

　　圖2　　 驅動電路框圖