大功率直流電源開關設計

隨著通信用開關電源技術的廣泛應用和不斷深入，實際工作中人們對開關電源提出了更高的要求，提出了應用技術的高頻化、硬件結構的模塊化、軟件控制的數字化、產品性能的綠色化、新代電源的技術含量大大提高，使之更加可靠、穩定、高、小型、安。在高頻化方面，為提高開關頻率并克服般的PWM和準諧振、多諧振變換器的缺點，又開發了相移脈寬調制零電壓開關諧振變換器，這種電路克服了PWM方式硬開關造成的較大的開關損耗的缺點，又實現了恒頻工作，克服了準諧振和多諧振變換器工作頻率變化及電壓、電流幅度大的缺點。采用這種工作原理，大大減小了開關管的損耗，不但提高了率也提高了工作頻率，減小了體積，更重要的是降低了變換電路對分布參數的敏感性，拓寬了開關器件的安工作區，在定程度上降低了對器件的要求，從而顯著提高了開關電源的可靠性。  1. 開關電源主電路的設計  開關電源重要的兩部分就是主電路和控制電路。本章將根據大功率直流開關電源的要求對主電路各部分進行性能分析并計算各項參數，根據計算所得的數據結果選擇各元器件，設計出各個立模塊，組裝成開關電源的主電路。 1.1 開關電源的設計要求  在本課題研究的過程中，主要對大功率開關直流電源的工作原理、電路的拓撲結構和運行模式進行了深入研究，并結合系統的技術參數，確定系統主電路的拓撲，設計出主電路，即分別設計出濾波、整流、DC-DC變換器、軟啟動和保護控制等部分。下面就對電源主電路的設計進行詳細說明。

 根據需要設計大功率開關電源的技術要求，本文進行了方案的驗證與比較，設計如圖2-1所示的軟開關直流開關電源的主電路框圖。虛線以上是主電路，主電路主要分為輸入整流濾波、逆變開關電路、逆變變壓器和輸出整流濾波；虛線以下為控制回路，控制回路主要包括信息檢測電路、控制和保護單元、監控單元和輔助電源。  本電源采用ZVZCS- PWM 拓撲，原邊加箝位二管，三相交流輸入整流后，加LC濾波，以提高輸入功率因數，主功率管選用IGBT，控制電路采用UC3875移相控制用集成芯片，電流電壓雙閉環控制。具體設計主電路如圖2-2所示，包括三個部分:(1) 輸入整流濾波電路；(2) 單相逆變橋；(3) 輸出整流濾波電路.

EMI 橋整流濾波 高頻逆變 整流濾波 輔助電源 控制和保護單元 反饋 監控單元 交流輸入 集中監控單元 直流輸出 圖2-1 直流開關電源的主電路框圖  1.2.1 輸入整流濾波電路  三相交流電經電源內部EMI濾波后，加到整流濾波模塊。

EMI濾波器的作用是濾除功率管開關產生的電壓電流尖峰和毛刺，減小電源內部對電網的干擾，同時又能減小其他用電設備通過電網傳向電源的干擾。濾波電路采用LC 濾波，電感的作用是拓開電流導通時間，限制電流峰值，可以提高電源的輸入功率因數。濾波電容采用四個電解電容，兩個串聯后并聯使用，滿足三相整流后的高壓要求。電阻R1、R2是平衡串聯電容上的電壓，高頻電容與電解電容并聯使用，濾除高頻諧波，彌補電解電容高頻性差的缺陷。

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