【正文】 HZ。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、基準電壓源、故障鎖存器、軟啟動電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅(qū)動器等組成。 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時鐘輸出電流(4腳) 5mA誤差放大器輸出電流(3腳) 5mA軟啟動電流(8腳) 20mA震蕩器充電電流(5腳) 5mA功耗(溫度60℃) 1W儲存溫度范圍 65～150℃焊接溫度(焊接時間為10s) 300℃(注:所有電壓均以地線電壓為基準；流入管腳的電流為正值。下面將詳細介紹此芯片的主要特點、工作原理和應(yīng)用及調(diào)試。當然也可將控制器的兩路輸出并聯(lián)起來去驅(qū)動單端變換器或串聯(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?；鶞孰妷汉筒蓸臃答佇盘柾ㄟ^誤差放大器比較放大后，輸出的差值信號和鋸齒波(或三角波)比較，從而改變輸出脈沖的寬度，以實現(xiàn)穩(wěn)壓。 輸出濾波電感根據(jù)相關(guān)文獻的公式可以得到:L﹥選為額定負載電流的5%，即= 55% =T=1/=1/3010==(*T)/2== 此時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)輸出紋波電壓來計算濾波電容的大小:C===10F(2) 根據(jù)輸出電壓動態(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 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。 輸出整流二極管因為輸出二極管工作于高頻狀態(tài)(30KHz)，所以應(yīng)選用快恢復(fù)二極管。因為輸出電壓比較高(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，我們對主電路的工作模式進行了分析，對電路的重要參數(shù)之間的關(guān)系進行了推導(dǎo)，得出了如下關(guān)系式:△T = 4 * * /DT其中: △T為初級電流下降的時間；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稱面積為:=副邊繞組占有的標稱面積為:=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，其幅度由折算負載電流，折算到輸出電感電流增量以及勵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算，可通過實驗確定。簡易公式E= 380(1－20%)= 410V通過直流輸入電路的平均電流，為:===計算單相全波整流電路濾波電容的經(jīng)驗公式為: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)計算結(jié)果，在實際電路中，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決定于輸出保持時間和直流輸入電壓的紋波電壓的大小，而且要在計算流入電容器的紋波電流是否完全達到電容器的容許值的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。(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)整流橋的實際電壓等級，我們選擇整流橋的耐壓為1200V(2) 整流橋的額定電流因為電源的輸入功率隨效率變化，所以應(yīng)取電源效率最差時的數(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。濾波電容采用四個電解電容，兩個串聯(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)部對電網(wǎng)的干擾，同時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 拓撲，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)計大功率開關(guān)電源的技術(shù)要求，本文進行了方案的驗證與比較，設(shè)計如圖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)計要求本文設(shè)計的大功率直流開關(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: 325V5V11. 輸出欠壓保護: 195V5V12. 便于生產(chǎn)和維護在本課題研究的過程中，主要對大功率開關(guān)直流電源的工作原理、電路的拓撲結(jié)構(gòu)和運行模式進行了深入研究，并結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，確定系統(tǒng)主電路的拓撲，設(shè)計出主電路，即分別設(shè)計出濾波、整流、DCDC變換器、軟啟動和保護控制等部分。第3章 開關(guān)電源主電路的設(shè)計開關(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合，還可以使變壓器結(jié)構(gòu)簡單，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，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。過流保護和過壓保護是為了保護負載和電源兩者而設(shè)置的，而欠壓保護和溫度保護是為了電源本身而設(shè)置的。保護電路是控制電路的一個重要組成部分，為了提高電源的可靠性必須不斷完善保護電路的功能。輸出電壓在合閘時容易出現(xiàn)過沖，這種過沖，合閘時可能發(fā)生，在關(guān)閉電源時也可能產(chǎn)生，只要達到足夠的幅度將會給負載造成損害，而且，反復(fù)的大電流沖擊對電容器本身也不利，同時還會引起干擾，因此，開關(guān)電源必須具備輸出電源軟啟動的功能。電源的輸出濾波電容較大，輸出電壓的突然建立將會形成非常大的電容充電電流，疊加在負載電流上，它不僅使開關(guān)管的負擔(dān)過重而可能損壞，而且，由于持續(xù)時間長，往往會引起過流保護電路發(fā)生誤動作?？刂齐娐份敵龅腜WM信號，電平幅值和功率能力均不足以驅(qū)動大功率開關(guān)元件，因此選擇合適的驅(qū)動電路是必須的。圖24電源控制電路框圖電壓反饋控制電路通過檢測電壓的大小，對輸出電壓進行采樣，然后將采樣電壓和參考電壓相比較得出誤差信號，反饋控制電路將誤差信號進行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。 控制電路的實現(xiàn)控制電路是開關(guān)電源系統(tǒng)的另一重要部分。對全橋變換器來說，只有對角線上兩只開關(guān)管同時導(dǎo)通時，變換器才輸出功率，所以可通過調(diào)節(jié)對角線上的兩只開關(guān)管導(dǎo)通重合角的寬度來實現(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，許多專家進一步研究開發(fā)能實現(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，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，電壓過零點時即將開關(guān)S導(dǎo)通。零電流開關(guān)對于具有存儲效應(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)實現(xiàn)的。諧振變換電路有多種拓撲結(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)實現(xiàn)的，再配以適當?shù)目刂撇呗詠韺崿F(xiàn)開關(guān)器件的零電壓或零電流動作。諧振式軟開關(guān)和硬開關(guān)相比，主要是增加了兩個附加元件諧振電感和諧振電容。此外，電路寄生電容、電感若形成強烈的振蕩也會影響到設(shè)備的正常運行。另外，開關(guān)器件在高頻下運行時，器件本身的極間電容將成為個重要參數(shù)。但是需要注意的是，吸收電路是通過把器件本身的開關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路中而使器件得到保護的，因此這部分能量最終還是被消耗了，系統(tǒng)總的損耗沒有減少。因此，常常加入緩沖電路，如Rc吸收網(wǎng)絡(luò)。目前，常用的全橋式變換器有傳統(tǒng)的硬開關(guān)式、諧振式以及移相式，下面分別簡單介紹一下。但是需要的功率元件較多，在開關(guān)導(dǎo)通的回路上，至少有兩個管的壓降，因此功率損耗也較大。 DCDC變換器的選擇