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机电节制用多输出开关电源设想

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机电节制用多输出开关电源设想

宣布日期:2014-12-10 15:39 来历:http://phimthoinay.com 点击:

  在机电调速节制器中,该电源供应功率开关元件基极(栅极)驱动电压和节制电路任务电压。开关电源机能的黑白间接影响到机电调速节制器的任务靠得住性。该电源是为30 kW开关磁阻机电节制器设想的,也合用于接纳功率MOSFET或IGBT作为开关元件的中小功率感到机电调速节制器。 

  1、主回路计划 

  1.1电源电路 

  此电源是为30kW开关磁阻机电节制器设想的,此机电功率变更器的主电路为错误称半桥电路[1]。接纳反激变更器布局[2],具备布局简略、消耗小的长处,但输出电压纹波较大,凡是用在150 W以下的电源中。此电源为单芯片集成稳压电源,PWM芯片接纳UC3842。UC3842是一种高机能的牢固频次电流型节制器,是专为脱线式直流变更电路设想的。

  他集成了振荡器、有温度弥补的高增益偏差缩小器、电流检测比拟器、图腾柱输出电路、输出和基准欠电压锁定电路及PWM锁存器电路。能够完成逐一脉冲的电流限定,输出电流可达1 A,可间接驱动MOSFET。 

  1.2任务道理 

  此电源电路任务道理为:220 V三相的交换输出电压先经三相不控整流,再经撑持电容光滑,为电源电路供应550 V直流任务电压。当三相逆变器接通电源时,R5和C2接收电路启动时的打击电流。从逆变器主电路来的直流母线电压经电阻R6降压后,给UC3842供应约16V的起动电压。进入一般任务后,二次绕组W3经D3,C16供应UC3842的任务电压。别的一绕组W2的高频电压经D2,C13整流滤波,再经7.5kΩ电阻R12,R13和2kΩ电位器RP1分压,取得输出电压旌旗灯号。此旌旗灯号经可调稳压管TL431发生偏差旌旗灯号,再经光电断绝加到UC3842的偏差缩小器缩小,节制VMOS管的守旧与停止,完成稳压的方针。电源的过流掩护由1.8Ω电阻R19检测到VMOS管的过流旌旗灯号,电流跨越域值时封闭UC3842输出旌旗灯号,完成单周期过流掩护。 

  UC3842驱动VMOS管VT1以节制高频变压器一次绕组通断,进而取得多组副边电压输出。此输出经二极管整流、电容滤波后取得多路直流电压。供应三相逆变器各功率开关元件驱动(W6,W7,W8,W9)与PWM节制电路(W2,W4,W5)。电路稳定任务时UC 3842的电源由W3,D3,C16构成的电源电路供应。 

  VMOS管选用耐压1000V,电流8A的场效应管8N100。为了保障开关元件在疾速开关进程中不发生过大的尖峰电压,需用C8,R15,D1构成的RCD缓冲电路来按捺。缓冲电路二极管V3选用疾速规复二极管FR107。R8,R9和稳压管D11用来限定栅极电压和电流,进而限定VMOS管开关速率,有益于改良电磁兼容性。 

  +15V电源和-15V电源对节制电路电源精度请求较高,但因为共用统一个变压器很难经由过程PWM完成反应节制来稳压。为取得高品德的节制电源,利用线性稳压芯片7815和7915(如图1所示)构成了复合式开关稳压电源。为防止输出在轻载或空载时的电压下降,在5 V整流输出端并联一个100Ω的负载电阻。 

  2、变压器设想 

  机电节制逆变器开关电源是一个具备多路输出的直流电源。由高频变压器8个副边绕组经整流滤波后取得。开关电源的机能在很大水平上决议于变压器的设想。 

  2.1功率计较 

  高频变压器的副边绕组W6,W7,W8供应了三相逆变器3个上桥臂元件的驱动电源,W9供应了下桥臂3个元件的驱动电源(亦可用3个绕组别离供应,以防止穿插搅扰,此处只用一组是为了简化体系)。按逆变器开关元件对驱动电路电压、电流的请求肯定功率。本机电节制功率变更器功率模块为IGBT,驱动模块为EXB841。选定W2,W3,W4电压20V,电流100mA;W5电压20V,电流200mA。W6,W7绕组供应其余摹拟电路±15V,300mA电源。W8绕组供应5V给微处置器,输出电流为2A。W2为开关电源本身的反应绕组,其功率很小,可疏忽。 

  由以上设定前提可知高频变压器的输出功率为: 设想效力为85%并留有必然裕量,设想方针为额外功率为40 W的高频变压器。 

  2.2磁心的选用 

  按照高频变压器Z大蒙受功率与磁心截面积的干系并斟酌窗口面积,本开关电源选用EI-35磁心,其有用截面积为100 mm2。 

  2.3绕组匝数的肯定 

  起首肯定开关电源功率和开关元件的任务频次。若任务频次小于20 kHz,则进入音频规模的噪声较大,纹波增大。若开关频次较高,则开关消耗增大,体系效力下降。是以肯定任务频次时要折中斟酌,现实挑选任务频次为30 kHz。 

  2.4气隙 

  与正激开关电源变压器差别,此还击电源变压器兼有储能的感化,流过直流电流成份时轻易饱和。以是要利用带有气隙的磁芯。有气隙时,因为B-H特征曲线斜率减小。在Hdc稳定的环境下Bdc减小,磁滞回环阔别饱和区。别的,有气隙时残剩磁感到强度Br减小,ΔBac变更规模增大。别的又因为有气隙时B-H特征曲线向H轴挨近,在ΔBac,Bdc稳定的环境下ΔHac,Hdc增大。由上可知,恰当增添气隙能够加强电路的电流输出才能和抗搅扰才能。 

  颠末实验气隙巨细为0.3 mm时较为适合。 


相干标签:开关磁阻机电

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