2kW高頻高壓電源
新型開關電源采用了零電壓開關﹑多諧振變換技術,其電路框圖如圖2所示,高壓電源的工作原理為:交流三相50Hz 380V電壓經輸入電源濾波器﹑整流,防沖濾波后轉換成平滑的直流電壓,約540V,然后通過以零電壓開關多諧振變換器(ZVSMRC)為核心電路的變換橋,將540V的直流電壓變為頻率為90~250kHz的高頻交流電壓,經高頻變壓器升壓及高壓倍壓整流濾波后,獲得負載所需的高壓直流電-20kV,從高壓側的高精度高壓玻璃釉分壓器上取出反饋信號與基準電壓相比較后送到誤差放大器,其輸出信號去控制PFM,通過調頻調寬來進行穩壓。

變換橋采用零電壓開關多諧振變換全橋電路,如圖3所示。

在電路中,主開關管Q1-Q4選用功率MOSFET器件APT8030,D1-D4和C1-C4為開關管兩端反向并聯二極管和寄生電容器,且C1=C2=C3=C4,L為諧振電感,V0為輸出電壓,M=V0/Vi,因為變壓器的次級存在分布電容C次級,把它折算到初級的電容為C0,且C0=N2*C次級。由于變換器工作在不同的狀態,為了便于分析,我們按時域分成四個狀態,它們的等效電路及電路中電壓﹑電流波形如圖4~8所示。

1.貯能區:t0-t1:
它的等效電路如圖4所示,在該時區域內,Q1、Q3導通,L與C0產生諧振,諧振頻率為ω0=1/LC0 ,特征阻抗Z0=L/C0 ,電路以諧振方式將C0換向,但沒有向負載傳遞能量。
i(t)=[(M+1)UiSinω0t]/Z0,
2.能量傳送區,t1-t2:
它的等效電路如圖5所示。在該區域內,Vi側向負載傳送能量,且i(t)=I(t1)+(1-M)Vi(t-t1)/L
3.能量轉移區,t2-t3:
它的等效電路如圖6所示,在該區域內Q1、Q3截止,C4中的能量傳送到C1中,C2 中的能量傳到C3,且以諧振方式轉移,諧振頻率為ω1=1/LC1 ,直到VC2=VC4=0,VC1=VC3=Vi 為止。
4 .二極管饋能區,t3-t4:
它的等效電路如圖7所示,在該區域內,D2、D4導通,電感中的能量通過D2、D4向電源Vi饋能,且
i(t)=I(t3)-(1+M)Vi(t-t3)/L
5.Q2、Q4導通,電流換向,上述過程重復。
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