【正文】 驅(qū)動(dòng)電路如圖46所示。但是軟啟動(dòng)腳外接電容在充足電之前不會(huì)放電。這時(shí)，故障鎖存器復(fù)位，芯片開始軟啟動(dòng)過程。 一旦限流(I LIM)，故障鎖存器置位，輸出腳變?yōu)榈碗娖?；同時(shí)，軟啟動(dòng)腳外接電容以250uA的電流放電。接通電源后，軟啟動(dòng)腳外接電容放電，該腳處于低電平，誤差放大器輸出低電平，開關(guān)電源無輸出電壓。(3) 欠壓鎖定、軟啟動(dòng)以及故障處理圖45軟啟動(dòng)和故障處理波形 軟啟動(dòng)和故障處理波形如圖45所示。在任何時(shí)間，只要限流(I LIM)，故障封鎖就起作用，從而使輸出端變?yōu)榈碗娖?。但是，過流比較器不能采用前沿封鎖。上升沿封鎖也適用于限流比較器。為了更準(zhǔn)確控制前沿封鎖時(shí)間，可在外部并聯(lián)一個(gè)2k(2%)電阻R。同時(shí)，由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調(diào)制器的斜坡輸入就不需要再經(jīng)過濾波。因?yàn)椴捎昧松仙胤怄i，在脈沖前沿的一定時(shí)間內(nèi)，脈寬調(diào)制比較器不起作用。輸出脈沖的下降沿由脈寬調(diào)制比較器、限流比較器和過流比較器聯(lián)合控制。為了限制最大占空比，在振蕩電容放電期間，內(nèi)部時(shí)鐘脈沖對(duì)兩路輸出進(jìn)行封鎖。UC3823A、B的兩個(gè)輸出端可同時(shí)輸出脈沖，輸出脈沖的頻率與振蕩器頻率相等，脈沖占空比可在O%～100%內(nèi)調(diào)整。在實(shí)際的應(yīng)用中，選為2nf，工作頻率為2OOKHZ。鋸齒波上升沿的斜率由、決定，確定、的方法是:首先根據(jù)要求的最大占空比、選擇，再根據(jù)要求的頻率以及和選擇。圖42 UC3825內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)圖(1) 振蕩器圖43振蕩電路振蕩電路如圖43所示。它由振蕩器、PWM比較器、限流比較器、過流比較器、基準(zhǔn)電壓源、故障鎖存器、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器等組成。 極限參數(shù):電源電壓(15，B腳) 22V輸出腳電流(流出或流入) (11，14腳)直流 脈沖() 地線(12腳) 模擬輸入(l，2，7腳) ～7V(9，8腳) ～6V時(shí)鐘輸出電流(4腳) 5mA誤差放大器輸出電流(3腳) 5mA軟啟動(dòng)電流(8腳) 20mA震蕩器充電電流(5腳) 5mA功耗(溫度60℃) 1W儲(chǔ)存溫度范圍 65～150℃焊接溫度(焊接時(shí)間為10s) 300℃(注:所有電壓均以地線電壓為基準(zhǔn)；流入管腳的電流為正值。下面將詳細(xì)介紹此芯片的主要特點(diǎn)、工作原理和應(yīng)用及調(diào)試。當(dāng)然也可將控制器的兩路輸出并聯(lián)起來去驅(qū)動(dòng)單端變換器或串聯(lián)調(diào)整型開關(guān)穩(wěn)壓電源中的功率開關(guān)管，此時(shí)開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率就等于控制器內(nèi)部鋸齒波振蕩器的頻率?；鶞?zhǔn)電壓和采樣反饋信號(hào)通過誤差放大器比較放大后，輸出的差值信號(hào)和鋸齒波(或三角波)比較，從而改變輸出脈沖的寬度，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。 輸出濾波電感根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的公式可以得到:L﹥選為額定負(fù)載電流的5%，即= 55% =T=1/=1/3010==(*T)/2== 此時(shí)的電感電流增量不得大于2，所以L===10H10H 輸出濾波電容(1) 根據(jù)輸出紋波電壓來計(jì)算濾波電容的大小:C===10F(2) 根據(jù)輸出電壓動(dòng)態(tài)幅度來求出濾波電容的大小C=其中，為輸出電流的最大值取5A，Vp為電源從滿載突變到空載時(shí)輸出電壓的上沖幅度，取該值為22lV因此，輸出濾波電容為:C==334uF取以上兩者最大值，并考慮一定裕量，最后取C= 5OOuF第4章 控制電路的設(shè)計(jì) PWM集成控制器的基本原理PWM集成控制器通常分為電壓型控制器和電流型控制器兩種。根據(jù)以上分析，同時(shí)考慮一定的裕量，選取RURU3O12O作為輸出二極管。 輸出整流二極管因?yàn)檩敵龆O管工作于高頻狀態(tài)(30KHz)，所以應(yīng)選用快恢復(fù)二極管。因?yàn)檩敵鲭妷罕容^高(22OV)，所以高頻變壓器的副邊選用橋式整流，以提高安全可靠性。 隔直電容的選擇在第二章中，我們對(duì)主電路的工作模式進(jìn)行了分析，對(duì)電路的重要參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)，得出了如下關(guān)系式:△T = 4 * * /DT其中: △T為初級(jí)電流下降的時(shí)間；為變壓器的漏感；為占空比；變壓器的漏感與繞線工藝及磁芯形狀等有關(guān)，繞制好的變壓器漏感基本不變。在高頻變壓器的計(jì)算中。(6) 校核窗口面積1206020磁芯窗口面積為:= =2826mm，因此原邊繞組占有的標(biāo)稱面積為:=副邊繞組占有的標(biāo)稱面積為:=占空系統(tǒng)為:= (+)/= (195+140)/2826= 可見窗口面積綽綽有余。原邊繞組流過的電流為雙向電流，其寬度為，其幅度由折算負(fù)載電流，折算到輸出電感電流增量以及勵(lì)磁電流等三部分組成，前兩者也如副邊平均幅值電流那樣取平均折算電流幅值，即=/= 79設(shè)勵(lì)磁電流幅值為折算副邊電流幅值的8%，即:= = = 它是鋸齒形電流，我們將其轉(zhuǎn)換成平均值在疊加到副邊電流上。為繞制方便。原邊繞組必須重新修正，為所以，變壓器原邊繞組的匝數(shù)還應(yīng)取整數(shù)65T。為磁芯截面積:=所以，計(jì)算所得高頻變壓器原邊繞組匝數(shù)為:取整數(shù)為65T。磁芯規(guī)格:Ddh= 1206020 mmD為環(huán)形磁芯的外直徑d為環(huán)形磁芯的內(nèi)直徑h為環(huán)形磁芯的厚度根據(jù)設(shè)計(jì)高頻變壓器的總結(jié)公式:= 100在公式中，應(yīng)取最大值。 高頻變壓器的計(jì)算(1) 選擇工作磁通密度B磁芯選用MX0200鐵氧體材料。電感量的確定較難精確計(jì)算，可通過實(shí)驗(yàn)確定。簡(jiǎn)易公式E= 380(1－20%)= 410V通過直流輸入電路的平均電流，為:===計(jì)算單相全波整流電路濾波電容的經(jīng)驗(yàn)公式為:Cm=400～600由于三相全波整流電路的基波頻率為單向電路的3倍，因此計(jì)算三相電路濾波電路的公式為:Cm=133～200所以，Cm= 200= 670uF根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在實(shí)際電路中，我們選用1O00 uF/4OOV 的電解電容4只兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)組成濾波電容組。 輸入整流電容輸入電容器Cm決定于輸出保持時(shí)間和直流輸入電壓的紋波電壓的大小，而且要在計(jì)算流入電容器的紋波電流是否完全達(dá)到電容器的容許值的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。(1) 整流橋的耐壓:考慮最大輸入電壓==380=456V整流二極管的峰值電壓為=380(1＋20%)=640V取50%的裕量 640(1+50%)=960V根據(jù)整流橋的實(shí)際電壓等級(jí)，我們選擇整流橋的耐壓為1200V(2) 整流橋的額定電流因?yàn)殡娫吹妮斎牍β孰S效率變化，所以應(yīng)取電源效率最差時(shí)的數(shù)值。主要包括兩部分組成:整流橋和輸入濾波電路。 輸出整流濾波電路采用全橋整流滿足高壓的要求，高頻濾波電感，電解電容(EEE7)，高頻電容(，)濾除高頻諧波分量，共模電感()，Y電容(、)，抑制共模分量，電流采樣電阻～，輸出二極管D14，防止電池電流反灌。圖32 電源主電路結(jié)構(gòu) 單相逆變橋單相逆變橋采用IGBT，以滿足高壓、高功率的要求。濾波電容采用四個(gè)電解電容，兩個(gè)串聯(lián)后并聯(lián)使用，滿足三相整流后的高壓要求。EMI濾波器的作用是濾除功率管開關(guān)產(chǎn)生的電壓電流尖峰和毛刺，減小電源內(nèi)部對(duì)電網(wǎng)的干擾，同時(shí)又能減小其他用電設(shè)備通過電網(wǎng)傳向電源的干擾。圖31 直流開關(guān)電源的主電路框圖本電源采用ZVZCS PWM 拓?fù)?，原邊加箝位二極管，三相交流輸入整流后，加LC濾波，以提高輸入功率因數(shù)，主功率管選用IGBT，控制電路采用UC3875移相控制專用集成芯片，電流電壓雙閉環(huán)控制。 主電路組成框圖根據(jù)需要設(shè)計(jì)大功率開關(guān)電源的技術(shù)要求，本文進(jìn)行了方案的驗(yàn)證與比較，設(shè)計(jì)如圖31所示的軟開關(guān)直流開關(guān)電源的主電路框圖。 開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要求本文設(shè)計(jì)的大功率直流開關(guān)電源主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的高頻開關(guān)電源，確定技術(shù)指標(biāo)如下:1. 輸入電壓: 380V20%2. 電網(wǎng)頻率: 50Hz10%3. 功率因數(shù): 4. 輸入過壓告警: 437V5V5. 輸入欠壓告警: 320V5V6. 輸出標(biāo)稱電壓: 220VDC7. 輸出電壓范圍: 176286VDC8. 輸出紋波電壓: 10mV9. 輸出額定電流: 5A10. 輸出過壓保護(hù): 325V5V11. 輸出欠壓保護(hù): 195V5V12. 便于生產(chǎn)和維護(hù)在本課題研究的過程中，主要對(duì)大功率開關(guān)直流電源的工作原理、電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式進(jìn)行了深入研究，并結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，確定系統(tǒng)主電路的拓?fù)洌O(shè)計(jì)出主電路，即分別設(shè)計(jì)出濾波、整流、DCDC變換器、軟啟動(dòng)和保護(hù)控制等部分。第3章 開關(guān)電源主電路的設(shè)計(jì)開關(guān)電源最重要的兩部分就是主電路和控制電路。輸出濾波電路的作用是濾除二次側(cè)整流電路輸出的脈動(dòng)直流中的交流成分，得到平滑的直流輸出。橋式整流電路適用于輸出電壓較高的場(chǎng)合，還可以使變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低整流管的電壓定額，所以我們采用橋式整流電路作為輸出整流電路。 輸出整流濾波回路在大功率電源中，常用的輸出整流電路有橋式整流電路和全波整流電路。為了保持三相交流電源的對(duì)稱性和減小電源的輸入濾波電容等原因，大功率電源一般采用三相電源作為供電電源。開關(guān)電源中分別存在輸入和輸出整流濾波回路。選取輔助電源電路形式時(shí)，只要該電源能滿足控制電路的要求即可。輔助電源的類型有很多種，既可以采用串聯(lián)線性調(diào)整型電源，也可以采用開關(guān)電源。過流保護(hù)和過壓保護(hù)是為了保護(hù)負(fù)載和電源兩者而設(shè)置的，而欠壓保護(hù)和溫度保護(hù)是為了電源本身而設(shè)置的。保護(hù)電路是控制電路的一個(gè)重要組成部分，為了提高電源的可靠性必須不斷完善保護(hù)電路的功能。輸出電壓在合閘時(shí)容易出現(xiàn)過沖，這種過沖，合閘時(shí)可能發(fā)生，在關(guān)閉電源時(shí)也可能產(chǎn)生，只要達(dá)到足夠的幅度將會(huì)給負(fù)載造成損害，而且，反復(fù)的大電流沖擊對(duì)電容器本身也不利，同時(shí)還會(huì)引起干擾，因此，開關(guān)電源必須具備輸出電源軟啟動(dòng)的功能。電源的輸出濾波電容較大，輸出電壓的突然建立將會(huì)形成非常大的電容充電電流，疊加在負(fù)載電流上，它不僅使開關(guān)管的負(fù)擔(dān)過重而可能損壞，而且，由于持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，往往會(huì)引起過流保護(hù)電路發(fā)生誤動(dòng)作?？刂齐娐份敵龅腜WM信號(hào)，電平幅值和功率能力均不足以驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)元件，因此選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路是必須的。圖24電源控制電路框圖電壓反饋控制電路通過檢測(cè)電壓的大小，對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，然后將采樣電壓和參考電壓相比較得出誤差信號(hào)，反饋控制電路將誤差信號(hào)進(jìn)行PI處理后得到一控制電壓。從圖24可以看出，脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。如果控制電路不完善，主電路設(shè)計(jì)得再好也無法發(fā)揮其自身的功能，例如:如果控制電路輸出的觸發(fā)信號(hào)不穩(wěn)定，或者出現(xiàn)誤觸發(fā)，有可能引起開關(guān)橋的直通，導(dǎo)致短路，從而損壞開關(guān)元件。 控制電路的實(shí)現(xiàn)控制電路是開關(guān)電源系統(tǒng)的另一重要部分。對(duì)全橋變換器來說，只有對(duì)角線上兩只開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，變換器才輸出功率，所以可通過調(diào)節(jié)對(duì)角線上的兩只開關(guān)管導(dǎo)通重合角的寬度來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制，而在功率器件環(huán)流期間，它又利用變壓器的漏感、功率半導(dǎo)體器件的結(jié)電容或外加的附加電感電容的諧振來實(shí)現(xiàn)零電壓或零電流的開關(guān)換流。所以，80 年代后期，許多專家進(jìn)一步研究開發(fā)能實(shí)現(xiàn)恒頻控制的軟開關(guān)技術(shù)，兼有諧振變換器和PWM變換器的特點(diǎn)，形成了ZCS或ZVS PWM變換技術(shù)。采用諧振全橋變換器，電源工作的安全性大為提高。Lr和Cr之間的諧振是靠S的關(guān)斷來激勵(lì)的，利用Lr和Cr諧振形成開關(guān)器件關(guān)斷期間的正弦波電流波形，電壓過零點(diǎn)時(shí)即將開關(guān)S導(dǎo)通。零電流開關(guān)對(duì)于具有存儲(chǔ)效應(yīng)的開關(guān)器件更加有效，如GTR、IGBT。(a) 零電流開關(guān)(b) 零電壓開關(guān)圖23諧振電路的基本結(jié)構(gòu)圖圖23(a)為零電流(ZeroCurrentSwitching)開關(guān)，它是通過電感Lr和開關(guān)S的串聯(lián)實(shí)現(xiàn)的。諧振變換電路有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但其基本組成部分還是通過開關(guān)器件和諧振元件L、C之間串聯(lián)或并聯(lián)實(shí)現(xiàn)的，再配以適當(dāng)?shù)目刂撇呗詠韺?shí)現(xiàn)開關(guān)器件的零電壓或零電流動(dòng)作。諧振式軟開關(guān)和硬開關(guān)相比，主要是增加了兩個(gè)附加元件諧振電感和諧振電容。此外，電路寄生電容、電感若形成強(qiáng)烈的振蕩也會(huì)影響到設(shè)備的正常運(yùn)行。另外，開關(guān)器件在高頻下運(yùn)行時(shí)，器件本身的極間電容將成為個(gè)重要參數(shù)。但