12v開關(guān)電源其實(shí)是能夠有效地維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源。
主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
鑒于如此大功率的輸出，高頻逆變部分采用以IGBT為功率開關(guān)器件的全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，整個主電路如圖1所示，包括:工頻三相交流電輸入、二極管整流橋、EMI濾波器、濾波電感電容、高頻全橋逆變器、高頻變壓器、輸出整流環(huán)節(jié)、輸出LC濾波器等
隔直電容Cb是用來平衡變壓器伏秒值，防止偏磁的。考慮到效率的問題，諧振電感LS只利用了變壓器本身的漏感。因為如果該電感太大，將會導(dǎo)致過高的關(guān)斷電壓尖峰，這對開關(guān)管極為不利，同時也會增大關(guān)斷損耗。
另一方面，還會造成嚴(yán)重的占空比丟失，引起開關(guān)器件的電流峰值增高，使得系統(tǒng)的性能降低。
控制電路的設(shè)計
由于在本電源中使用的開關(guān)元件的過載承受能力有限，必須對輸出電流進(jìn)行限制，因此，控制電路采用電壓電流雙環(huán)結(jié)構(gòu)(內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)為電壓環(huán))，調(diào)節(jié)器均為PID.
為控制電路的原理框圖。加入電流內(nèi)環(huán)后，不僅可以對輸出電流加以限制，并且可以提高輸出的動態(tài)響應(yīng)，有利于減小輸出電壓的紋波。在實(shí)際的控制電路中采用了穩(wěn)壓、穩(wěn)流自動轉(zhuǎn)換方式。圖9為穩(wěn)壓穩(wěn)流自動轉(zhuǎn)換電路。
開關(guān)電源原理是:穩(wěn)流工作時，電壓環(huán)飽和，電壓環(huán)輸出大于電流給定，從而電壓環(huán)不起作用，只有電流環(huán)工作;
在穩(wěn)壓工作時，電壓環(huán)退飽和，電流給定大于電壓環(huán)的輸出，電流給定運(yùn)算放大器飽和，電流給定不起作用，電壓環(huán)及電流環(huán)同時工作，此時的控制器為雙環(huán)結(jié)構(gòu)。
這種控制方式使得輸出電壓、輸出電流均限制在給定范圍內(nèi)，具體的工作方式由給定電壓、給定電流及負(fù)載三者決定。
由于本電源的容量為60kW，為了提高效率、減小體積、提高可靠性，因此，采用軟開關(guān)技術(shù)。
高頻全橋逆變器的控制方式為移相FB-ZVS控制方式它利用變壓器的漏感及管子的寄生電容諧振來實(shí)現(xiàn)ZVS.
控制芯片采用Unitrode公司生產(chǎn)的UC375N。通過移相控制，超前橋臂在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)，滯后橋臂在75%以上的負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)。
圖2為滯后橋臂IGBT的驅(qū)動電壓和集射極電壓波形，可以看出實(shí)現(xiàn)了零電壓開通。
12v開關(guān)電源電路圖講解。
1、市電經(jīng)D1整流及C1濾波后得到約30OV的直流電壓加在變壓器的@腳(L1的上端)，同時此電壓經(jīng)R1給V1加上偏置后后使其微微導(dǎo)通，有電流流過L1，同時反饋線圈L2的上端(變壓器的③腳)形成正電壓，
此電壓經(jīng)C4、R3反饋給V1，使其更導(dǎo)通，乃至飽和，最后隨反饋電流的減小，V1迅速退出飽和并截止，如此循環(huán)形成振蕩，在次級線圈L3上感應(yīng)出所需的輸出電壓。
2、L2是反饋線圈，同時也與D4、D3、C3—起組成穩(wěn)壓電路。
當(dāng)線圈L3經(jīng)D6整流后在C5上的電壓升高后，同時也表現(xiàn)為L.2經(jīng)D4整流后在C3負(fù)極上的電壓更低，當(dāng)?shù)椭良s為穩(wěn)壓管D3(9V)的穩(wěn)壓值時D3導(dǎo)通，使V1有基極短路到地，關(guān)斷V1，最終使輸出電壓降低。
3、電路中R4、D5、V2組成過流保護(hù)電路。當(dāng)某些原因引起V1的工作電流大太時，R4上產(chǎn)生的電壓互感器經(jīng)D5加至V2基極，V2導(dǎo)通，V1基極電壓下降，使V1電流減小。
D3的穩(wěn)壓值理論為9V+0.5~0.7V，在實(shí)際應(yīng)用時，若要改變輸出電壓，只要更換不同穩(wěn)壓值的D3即可，穩(wěn)壓值越小，輸出電壓越低，反之則越高。
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環(huán)保在線