1 前 言 <<提示:容源電子網(wǎng)為廣大電子愛好者提供電路圖專題網(wǎng)站“容源電路圖網(wǎng)”,歡迎訪問。匯聚大量電路圖與你共同分享!
電真空微波放大管的一種,速調(diào)管以其功率大﹑效率高的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。而速調(diào)管都外加一個聚焦磁場。使速調(diào)管電子槍所打出的電子注不被散射損耗掉,這就要求磁場電源具有較好的電流穩(wěn)定度。 <<提示:容源電子網(wǎng)為廣大電子愛好者提供電路圖專題網(wǎng)站“容源電路圖網(wǎng)”,歡迎訪問。匯聚大量電路圖與你共同分享!
2 性能指標
(1) 輸入:三相50Hz、380V;
(2) 輸出:額定電壓80V,額定電流25A,要求0∽25A連續(xù)可調(diào);
(3) 輸出電流紋波:0.08A;
(4) 輸出電流穩(wěn)定度:0.08A;
(5) 提供電源過流保護,電源過壓/欠壓保護;
3 電路原理
3.1 主回路
主回路采用Buck變換器,原理框圖如圖1
圖1 主回路框圖
3.1.1 原理簡介:
50Hz、380V三相交流輸入電壓經(jīng)EMI電網(wǎng)濾波器阻斷噪音信號,通過隔離變壓器降成100V左右的交流電壓,再整流濾波,變成Buck變換器所的平滑直流電壓。圖1中,當N1N2導通時,電感L1在未飽和前,電流線形,電感L1的極性為左正右負,二極管V1處于關(guān)斷。當N1和N2都關(guān)斷時,電感L1中的磁場作用,改變L1兩端的電壓極性,左負右正,續(xù)流二極管V1導通,以保證輸出電壓和電流不變。磁場負載是一個感性負載,當電源不工作時,磁場負載必然會產(chǎn)生一個反向的電壓,二極管V2用來將這一反向的負載能量釋放掉。
3.1.2 關(guān)鍵元器件的選擇
(1) 開關(guān)管N1,N2的選擇:采用三菱公司100A單管IGBT(CM100H-12)。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)具有MOSFET的工作速度快、輸入阻抗高、驅(qū)動電路簡單和GTR的阻斷電壓高、飽和導通壓降低、載流能力強的優(yōu)點。開關(guān)管的驅(qū)動采用變壓器隔離。與不用變壓器,直接驅(qū)動相比,主回路對驅(qū)動電路的干擾小,不易引起震蕩。變壓器工作比的限制,若只用一個IGBT,使得占空比不能超過50%。,開關(guān)管由兩個IGBT并聯(lián),用控制電路輸出的相位相差180的脈沖信號驅(qū)動。這樣,占空比就能達到96%,使得輸出電流能在很寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。而且,開關(guān)管的損耗也能減少一半。
(2) 反饋采樣電路:通常,電源的反饋采樣都采用電阻的形式。然而,本電源的輸出電流較大,若使用電阻采樣,電阻的功耗比較大。電阻的過分發(fā)熱,必然會引起電阻阻值的變化,從而引起反饋采樣電壓的變化,無法滿足電源的電流精度要求。這部分功耗,對整個電源而言,也是無用的能量損耗。而且,電阻的體積也比較大。采用電阻反饋顯然是不可取的。,采用額定值25A的霍爾電流傳感器(CSM025A)反饋的采樣。該傳感器具有的線性度、抗干擾能力強、低溫漂、寬頻帶等優(yōu)點,很好的滿足電源的電流精度要求。
3.2 驅(qū)動電路
驅(qū)動電路的原理框圖如圖2
圖2 驅(qū)動電路框圖
3.2.1 驅(qū)動電路的選擇:
目前生產(chǎn)的開關(guān)電源大多采用PWM脈寬調(diào)制方式,少數(shù)采用PFM脈沖頻率調(diào)制。PWM的缺點是受功率開關(guān)管最小導通時間的限制,對輸出電壓不能作寬范圍的調(diào)節(jié);,輸出端要接假負載,以防止空載時輸出電壓升高。PFM式開關(guān)電源的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很寬,輸出端可以不接負載。本電源要求在0∽25A寬范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),采用PFM的方式。
3.2.2 原理簡介:
圖2中,壓控震蕩器VCO輸出頻率由運算放大器的輸出電壓Vo控制的方波,經(jīng)定時器、二分頻器和驅(qū)動放大電路后形成兩路寬度的交替脈沖。再驅(qū)動變壓器T1、T2隔離后,去分別驅(qū)動主回路中的N1、N2兩只IGBT。R2、R3、V2、V3構(gòu)成IGBT柵極與發(fā)射極的快速放電回路,和變壓器T1一起構(gòu)成IGBT的驅(qū)動電路。這種驅(qū)動方法既簡單適用又可靠。
3.3 保護電路
本電源要求提供過流、過壓、欠壓保護。保護電路原理框圖如圖3。
圖3 保護電路框圖
3.3.1 原理簡介:
圖3中,當電源產(chǎn)生過流、過壓、欠壓故障時,V1、V2、V3為高電平,D觸發(fā)器檢測到該脈沖電平,鎖存故障。再送入到或門,使得故障輸出V7為高電平。V7分為兩路:一路送到驅(qū)動電路中,關(guān)掉驅(qū)動,保護主回路IGBT開關(guān)管;另一路送到控制保護電路中,關(guān)斷三相380的輸入。
3.3.2 欠壓故障的方法:
電源慢啟動的存在,在電源沒有達到額定電流之前,電源必然會報出欠壓故障。,在電源開機穩(wěn)定之前要將欠壓故障先屏蔽掉。作者使用了NE555的單穩(wěn)態(tài)定時器。圖3中,二極管D1、D2構(gòu)成或門電路。開機通電的,定時器的輸出電壓V4為高電平,采樣電壓V5為低電平。,V6為高電平,沒有欠壓故障。當電源達到額定電流時,V5為高電平,定時器仍然為高電平。當定時器所設(shè)定的時間到了,定時器輸出V4為低電平,V5已變成高電平,V6始終為高電平。,定時器不再起作用,電源正常采樣欠壓故障。
4 結(jié)論
該電源已應(yīng)用于某型號氣象雷達的發(fā)射機上,無故障運行3年,工作穩(wěn)定,性能可靠。
參考文獻
[1]張占松、蔡宣三,開關(guān)電源的原理與設(shè)計,電子工業(yè)出版社,2001
[2]何希才,新型開關(guān)電源設(shè)計與應(yīng)用,科學出版社,2001
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