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        一個適用單相、三相供電的開關電源的設計

        作者: 時間:2012-02-14 來源:網絡 收藏
        3.電路參數計算

          對元件和參數作一個計算。開關頻率及PWM控制脈沖寬度(占空比)是輸出穩定性高低的關鍵,IGBT和高頻整流快速恢復二極管是電源工作恢復高低的關鍵。

        3.1 開關頻率及占空比的計算

          為了計算這兩個參數,先設計高頻變壓器的匝比為10:1。因為電源輸出電壓U0為28V,所以高頻變壓器輸入端的平均電壓US’應為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,所以每組開關的占空比Dp=D/2*T=0.2757T圖4-a所示為一組開關的工作波形示意圖。


          綜合對電源可靠性要求高,對電源體積要求較高等因素,確定頻率為20KHZ,容易算出最小死區時間為11.25micro;s。
          可見,有這樣大的死區時間,可以保證在輸入電壓有較大波動情況下仍能使輸出穩定不變。

        3.2 IGBT的選擇

          對IGBT的選擇,主要考慮正常工作時流過IGBT的電流有效值、平均電流和反向電壓Uces。因為象開關損耗發熱、工作條件嚴酷等因素都不能忽略,所以選擇時,其元件的參數應取2倍以上安全系數,。由于是全橋式電路,且高頻變壓器變比為10 : 1 ,次級輸出電流為連續的100A電流,所以流過變壓器初級電流平均值IL(av)應為10A,流過每個IGBT的穩定電流波形如圖4-b所示,其電流計算如下:
          因為 
          所以IGBT的穩態幅值電流為:

          IGBT電流的有效值為:

          在器件手冊中,給出的IGBT元件參數額定電流是直流連續平均電流,而在實際工作中,IGBT的過流損壞一般是熱效應引起的。所以綜合成本和可靠性問題,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,每個開關元件的工作電壓均為電源電壓Ud,即Uces=Ud=513V,所以IGBT的耐壓應選擇1000V以上。

        3.3  次級整流二極管的選擇

          分析計算方法同IGBT的選擇。流過二極管的峰值電流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

           因為由三相供電時,Ud=1.35UL=1.35×1.707×UP。為了保證單相供電時,輸出不變,顯然,此時須有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,其耐壓值比三相時選高一些,同時,整流電流值也應比三相時大一些,一般選擇大三分之一即可。變壓器的匝比設計為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。該電路在開關頻率為20KHZ時,其最大占空比可達50%,所以它的控制是有效和穩定的。



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