一種寬輸入雙管反激式開關電源的設計

摘要：光伏并網發電系統中通常使用寬輸入范圍的開關電源來為低壓微控制器、IGBT驅動器以及LCD供電。文中介紹了一種輸入范圍為120～800 V，輸出為20V／1A的開關隔離電源的設計方法，從而有效地解決了光伏并網發電系統的供電問題。
關鍵詞：開關電源；PWM；變壓器；MOSFET

0 引言
根據《太陽能光伏發電系統研制技術協議》的規定，接入太陽能光伏發電系統的電池陣列在最強光照的情況下的開路電壓將不能超過750 V，最低不低于120 V。本文介紹的開關電源就是在120～750 V的輸入電壓范圍內能穩定地輸出，從而使太陽能光伏并網發電系統能在協議規定的輸入范圍內穩定地為低壓控制器、IGBT驅動器以及LCD供電，并使系統可靠地工作。

1 電路拓撲
本設計的電路拓撲結構如圖1所示，圖中，當VT1和VT2同時導通時，DC電源和變壓器初級組成回路，變壓器初級的電流上升，變壓器的磁通密度從初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw，并將能量存儲在變壓器中，這時，由于次級的二極管VD3的截止作用，使得變壓器不能向次級傳送能量；而當VT1和VT2同時關斷的時候，由于反激的作用，變壓器初級的電壓反向，鉗位二極管VD1和VD2導通，以把原邊繞組的反激電壓和開關管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時，存儲在變壓器的能量一部分向副邊傳遞，另一部分通過鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時間內，變壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經過一段時間，VT1和VT2又同時開通，以進入下一個周期。整個電路通過連續地開關VT1和VT2，就可以得到穩定的直流輸出。

由于實際電路的分布參數以及開關管VT1和VT2的屬性并非完全相同，所以，VT1和VT2不是完全同時開關。當VT1先關斷時，變壓器初級T1、VT2和VD2組成回路續流，而當VT2關斷時，變壓器儲存的能量將向次級傳送；同理，當VT2先關斷，變壓器初級T1、VT1和VD1將組成回路續流，并當VT1關斷時，變壓器存儲的能量向次級傳送。
與一般采用單管加控制芯片的開關電源不同的是，本設計采用了上下兩個MOSFET，這樣做的目的一是可以降低每個開關管上承受的電壓，二是兩個開關管不需要采用兩個控制芯片來控制，而只用一個PWM波就可以實現兩個開關管的同時開通和關斷。