一種多路輸出隔離驅動電路及其在短路限流器中的應用

4實驗結果

采用如圖1所示的三相橋式固態短路故障限流器，隔離電源的參數如下：高頻變壓器工作頻率為100kHz，原邊1匝，副邊兩路輸出，分別為3匝和1匝。主路輸出經過整流，濾波，穩壓后變成所需要的直流電壓。輔路輸出經整流，濾波后變為負電平，為晶閘管的關斷提供反向電流，加速關斷過程。圖8為輸入方波電流源波形。圖9為副邊電流波形。

圖8方波電流源波形

圖9變壓器副邊輸出電流波形

增大Lm可以降低磁滯損耗，減小鐵心損耗，提高變壓器傳輸效率。在鐵心尺寸大小相同的情況下，由式（1）可知，選擇相對磁導率μr較大的鐵心可以增大Lm.非晶鐵心由于具有很高的相對磁導率，可以很好地降低鐵心的磁滯損耗。圖10為非晶和鐵氧體鐵心變壓器的副邊主路輸出電流波形。由圖10可知，非晶鐵心電流波形的波頭下降率較低，即ΔiL較小。

圖10非晶與鐵氧體副邊主路輸出電流波形比較

實測電流值及電路工作效率等見表1所列。其中Lm為激磁電感；ΔiL為激磁電感上電流增量；Is為原邊電流有效值；I21及I22分別為副邊輸出電流有效值；η為變壓器轉換效率。由表1可發現，非晶鐵心雖然具有較大的激磁電感，但由于非晶鐵心具有很低的電阻率，在開關頻率較高的情況下，渦流損耗很大，使得總損耗較鐵氧體高。由表1還可看出，雖然變壓器繞組匝數很少，但由于采用了電流源供電方式，鐵心仍然具有良好的能量傳遞特性，漏電流較小。

表1

圖11及圖12分別為驅動電路輸出Vo及其上升沿展開的實驗波形，波形上升沿大約為1μs，保證了晶閘管的快速導通，強觸發寬度為100μs，保證觸發的可靠性。在光纖信號結束時，輸出大約－0.8V，為器件的關斷提供反向電流，加速關斷過程，保證了關斷的可靠性。

圖11驅動信號輸出Vo

圖12上升沿展開波形

5結語

本文介紹的多路輸出隔離驅動電路，采用分布式電流源供電方式，該方法解決了多路隔離輸出的困難，并且在實際電路中可與供電對象靠得很近，減小了被干擾的機會，減少了變壓器繞組匝數，能量傳遞效率較高。驅動電路輸出具有強觸發，陡峭的上升沿保證了器件的可靠導通。該驅動電路還適用于各種電機調速系統和伺服系統，中頻電源系統等其它電力電子裝置，具有廣闊的應用前景。