基于PC40EE25的開關(guān)隔離電源設(shè)計(jì)

引言

　　根據(jù)《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)研制技術(shù)協(xié)議》的規(guī)定， 接入太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池陣列在最強(qiáng)光照的情況下的開路電壓將不能超過(guò)750 V，最低不低于120 V。本文介紹的開關(guān)電源就是在120～750 V的輸入電壓范圍內(nèi)能穩(wěn)定地輸出， 從而使太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能在協(xié)議規(guī)定的輸入范圍內(nèi)穩(wěn)定地為低壓控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)器以及LCD供電， 并使系統(tǒng)可靠地工作。

　　1 電路拓?fù)?/p>

　　本設(shè)計(jì)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示， 圖中，當(dāng)VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)， DC電源和變壓器初級(jí)組成回路， 變壓器初級(jí)的電流上升， 變壓器的磁通密度從初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw， 并將能量存儲(chǔ)在變壓器中， 這時(shí)， 由于次級(jí)的二極管VD3的截止作用， 使得變壓器不能向次級(jí)傳送能量； 而當(dāng)VT1和VT2同時(shí)關(guān)斷的時(shí)候， 由于反激的作用， 變壓器初級(jí)的電壓反向， 鉗位二極管VD1和VD2導(dǎo)通， 以把原邊繞組的反激電壓和開關(guān)管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時(shí)， 存儲(chǔ)在變壓器的能量一部分向副邊傳遞， 另一部分通過(guò)鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時(shí)間內(nèi)， 變壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間， VT1和VT2又同時(shí)開通，以進(jìn)入下一個(gè)周期。整個(gè)電路通過(guò)連續(xù)地開關(guān)VT1和VT2， 就可以得到穩(wěn)定的直流輸出。

圖1 雙管反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　由于實(shí)際電路的分布參數(shù)以及開關(guān)管VT1和VT2的屬性并非完全相同， 所以， VT1和VT2不是完全同時(shí)開關(guān)。當(dāng)VT1先關(guān)斷時(shí)， 變壓器初級(jí)T1、VT2和VD2組成回路續(xù)流， 而當(dāng)VT2關(guān)斷時(shí)，變壓器儲(chǔ)存的能量將向次級(jí)傳送； 同理， 當(dāng)VT2先關(guān)斷， 變壓器初級(jí)T1、VT1和VD1將組成回路續(xù)流， 并當(dāng)VT1關(guān)斷時(shí)， 變壓器存儲(chǔ)的能量向次級(jí)傳送。

　　與一般采用單管加控制芯片的開關(guān)電源不同的是， 本設(shè)計(jì)采用了上下兩個(gè)MOSFET， 這樣做的目的一是可以降低每個(gè)開關(guān)管上承受的電壓，二是兩個(gè)開關(guān)管不需要采用兩個(gè)控制芯片來(lái)控制， 而只用一個(gè)PWM波就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開關(guān)管的同時(shí)開通和關(guān)斷。

　　圖2所示是本設(shè)計(jì)的主電路圖， 圖中， D1和D2主要防止由于反激電壓串入DC電源引起DC電壓波動(dòng)， R1和R2取值相同， C1和C2的容值屬性均相同， 這樣一方面可以平衡C1和C2上的電壓，另一方面可以降低C1的C2的耐壓。VT1和VT2共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 故可實(shí)現(xiàn)同時(shí)開通和關(guān)斷。R3為采樣電阻， 該主電路采用的是峰值電流控制模式。VT4的作用主要是外加保護(hù)。輔助繞組的設(shè)計(jì)主要是為控制電路供電。次級(jí)整流二極管后加π型濾波器的效果要比只用電容濾波更好， R4為假負(fù)載， 主要是防止開關(guān)電源的空載。R5， R6，tl431， pc817和R7共同組成反饋電路。

圖2 主電路圖