電氣開(kāi)關(guān)電源發(fā)展與應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-06-22 02:04本頁(yè)面
【正文】 改 成 由R1(20 kΩ 、 2 W)和C3（ μ F、 400 V） 并 聯(lián) 后 再 串 以 超 快 恢 復(fù) 二 極 管 ， 組 成R、C、VD型 保 護(hù) 電 路 。C5為UCC端 的 旁 路 電 容 。 SB為 控 制 開(kāi) 關(guān) 電 源 通 、 斷 狀 態(tài) 的 按 鍵 。VD6與C6組 成 反 饋 繞 組 輸 出 端 的 高 頻 整 流 濾 波 器 。 次 級(jí) 高 頻 整 流 管 采 用 MBR20100CT（ 20 A／ 100 V） 型 肖 特 基 二 極 管 。 此 管 屬 于 共 陰 對(duì) 管 ， 兩 個(gè) 陰 極 在 內(nèi) 部 短 接 ， 使 用 時(shí) 需 將 兩 個(gè) 陽(yáng) 極 在 外 部 連 通 ， 作 并 聯(lián) 接 法 。 由CC1L、C12和C13組 成 輸 出 濾 波 電 路 。 設(shè) 計(jì) 印 制 板 時(shí) 還 可 預(yù) 先 留 出CC10的 位 置 ， 以 便 由C8～C11這 4只 電 容 并 聯(lián) 成 濾 波 電 容 ， 進(jìn) 而 使L0減 小 到L0/4。 圖3 由MC33374T/TV構(gòu)成52W開(kāi)關(guān)電源的電路 由可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431B構(gòu)成外部誤差放大器，它還與光耦合器MOC8103組成了光耦反饋電路。其穩(wěn)壓原理是當(dāng)輸出電壓Uo發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)R產(chǎn)生外部誤差電壓Ur′，再通過(guò)光耦合器使第2腳的反饋電流IFB產(chǎn)生相應(yīng)的變化，并以此調(diào)節(jié)輸出占空比，達(dá)到穩(wěn)壓目的。C14用來(lái)濾除由高頻變壓器初、次級(jí)耦合電容所造成的共模騷擾。C7為控制環(huán)路的補(bǔ)償電容。 BTS412B型智能功率開(kāi)關(guān) BTS412B型智能功率開(kāi)關(guān)采用TO220封裝，它有5個(gè)引出端： UBB為工作電源電壓端。 GND為公共地。 IN為控制信號(hào)輸入端。 ST為狀態(tài)輸出端。 OUT為功率輸出端。 芯片內(nèi)部主要包括邏輯電路、電壓檢測(cè)電路、整流器、充電泵、功率MOSFET。此外，還有防止靜電放電（ESD）的保護(hù)電路，過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、負(fù)載開(kāi)路及短路保護(hù)電路，對(duì)電感負(fù)載的保護(hù)電路，對(duì)功率MOSFET柵極進(jìn)行保護(hù)的電路。 BTS412B的主要技術(shù)參數(shù)為UBB50V，連續(xù)輸出的負(fù)載電流IL=，最大峰值電流ILIMIT=25A，導(dǎo)通電阻RON=。 使用兩片BTS412B作高端開(kāi)關(guān)，另用兩只BUZ71L型50V、14A、40W的N溝道場(chǎng)效應(yīng)管作低端開(kāi)關(guān)，可構(gòu)成如圖4所示的H橋雙向直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，從ST端輸出的狀態(tài)信號(hào)就通過(guò)晶體管JE9013驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，作為報(bào)警指示。 圖4 H橋 雙 向 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 電 路 3 智能功率模塊的原理與應(yīng)用 由日本三菱電機(jī)公司開(kāi)發(fā)出的IPM系列產(chǎn)品，屬于第三代智能功率模塊。它采用第三代IGBT來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的功率MOSFET和雙極型達(dá)林頓管，并配以功能完善的控制及保護(hù)電路，構(gòu)成了一種理想的高頻軟開(kāi)關(guān)模塊。這類模塊特別適用于正弦波輸出的變壓變頻（VVVF）式變頻器中。 IPM系列產(chǎn)品的內(nèi)部框圖如圖5所示。模塊內(nèi)部主要包括欠壓保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)IGBT的電路、過(guò)流保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、溫度傳感器及過(guò)熱保護(hù)電路、門電路和IGBT。該系列產(chǎn)品配16位單片機(jī)后構(gòu)成的通用VVVF變頻器的原理圖，如圖6所示。圖5 IPM系列產(chǎn)品的內(nèi)部框圖 圖6 通用VVVF變頻器的原理圖 自耦式Boost DC/DC變換 1 引言 BoostDC/DC變換在通信、電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)廣泛采用的Boost變換電路拓?fù)淇煞譃閮深悾活愂亲儔浩黢詈鲜?，典型的電路是Fly—Boost和Back—Boost；另一類是非隔離的L—C耦合式和開(kāi)關(guān)電容式。常見(jiàn)的是單管Boost、Cuk以及SPIC等電路，前者由于雙繞組變壓器的存在，限制了電路體積的進(jìn)一步減小，同時(shí)分布參數(shù)也制約了效率的提高；后者受寄生參數(shù)的影響，升壓比的提高受到了限制，不得不采用級(jí)聯(lián)的方式提高輸出電壓，這勢(shì)必使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。本文研究了一種新型的BoostDC/DC變換，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、升壓比大等特點(diǎn)。 2 電路與工作原理圖1 Boost DC/DC變 換 電 路 拓 撲 圖 （ a） 模 態(tài) 1（ S導(dǎo) 通 ） （ b） 模 態(tài) 2（ S關(guān) 斷 ） 自耦正激式Boost變換的電路拓?fù)淙鐖D1所示。U1為輸入電壓，Uo為輸出電壓，LL2為同芯電感。電路的工作過(guò)程可分為兩個(gè)模態(tài)，如圖2所示。 圖1 Boost DC/DC變 換 電 路 拓 撲 圖 輸出部分的等效電路，如圖3所示，R為線路電阻。 （a） 模 態(tài)1（S導(dǎo) 通 ） （b） 模 態(tài)2（S關(guān) 斷 ） （c） 輸 出 電 壓 波 形 圖 3 輸 出 等 效 電 路 與 輸 出 電 壓 波 形 圖2 電 路 的 工 作 模 態(tài) 模態(tài)1 S導(dǎo)通〔圖2(a)〕，U1通過(guò)開(kāi)關(guān)S給L1充電。同時(shí)，由于LL2的互感作用，產(chǎn)生一個(gè)U2加到輸出端。U2由式（1）決定。 U2=(L1＋L2)=U1 (1)式中：NN2分別是L1，L2的匝數(shù)。 輸入、輸出電流由式（2）決定。 I1－I2=IL （2）式中：IL為電感的激磁電流。 模態(tài)2 S關(guān)斷〔圖2（b）〕，若忽略漏感，則儲(chǔ)存在L2內(nèi)的磁場(chǎng)能量以IL的形式，通過(guò)UUo和D2續(xù)流放電，IL衰減到零時(shí)，磁芯復(fù)位。 磁芯復(fù)位的條件為 U1ton= （3）式中：ton、toff分別為S的導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間。 根據(jù)式（3）可以求出滿足磁芯復(fù)位條件的最大占空比為 DM=1－ （4） 式中：K=為升壓比。 3 輸出電壓的表達(dá)式 輸出部分的等效電路，如圖3所示，R為線路電阻。 （a） 模 態(tài)1（S導(dǎo) 通 ） （b） 模 態(tài)2（S關(guān) 斷 ） （c） 輸 出 電 壓 波 形 圖 3 輸 出 等 效 電 路 與 輸 出 電 壓 波 形 分 析 模態(tài)1時(shí)，輸出電壓的表達(dá)式為 uo1=U21＋(UOL－U21) （5）式中：U21=； τ1=； UOL為輸出電壓波動(dòng)的下限。 模態(tài)2時(shí)，輸出電壓的表達(dá)式為 uo2=UOH （6）式中：UOH=U21＋(UOL－U21)為輸出電壓波動(dòng)的上限； τ2=CRL； D為占空比，D=。 則輸出電壓的平均值為 UAV=U21＋（UOL－U21)＋〔U21＋(UOL－U21)〕(7) 式（7）表明：D與UAV呈正相關(guān)，但不呈線性關(guān)系。這為通過(guò)改變占空比來(lái)改變輸出電壓提供了理論依據(jù)。 4 實(shí)驗(yàn)研究 對(duì)本電路拓?fù)溥M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，具體參數(shù)如下：UI=10V，Uo=30V，P=5W，f=5kHz，自耦變壓器采用鐵氧磁芯，N1=15；N2=32。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖4所示。 （ a） 基 極 驅(qū) 動(dòng) 電 壓 波 形 （ b） 集 電 極 電 壓 波 形 圖 4 實(shí) 驗(yàn) 波 形 5 結(jié)語(yǔ) 本電路與現(xiàn)有的Boost DC/DC變換電路相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)： 1）相對(duì)于雙繞組變壓器，自耦變壓器的體積明顯減小。由于匝數(shù)小、漏磁少，故效率高。 2）電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、升壓比大。 3）磁芯復(fù)位容易、電壓過(guò)沖小。 4）磁場(chǎng)能量直接傳送到輸出端，進(jìn)一步提高了變換效率。
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