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2kW高頻高壓電源

作者： 時(shí)間：2012-03-11 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
二．工作原理

　　新型開(kāi)關(guān)電源采用了零電壓開(kāi)關(guān)﹑多諧振變換技術(shù)，其電路框圖如圖2所示，高壓電源的工作原理為：交流三相50Hz 380V電壓經(jīng)輸入電源濾波器﹑整流，防沖濾波后轉(zhuǎn)換成平滑的直流電壓，約540V，然后通過(guò)以零電壓開(kāi)關(guān)多諧振變換器（ZVSMRC）為核心電路的變換橋，將540V的直流電壓變?yōu)轭l率為90～250kHz的高頻交流電壓，經(jīng)高頻變壓器升壓及高壓倍壓整流濾波后，獲得負(fù)載所需的高壓直流電-20kV，從高壓側(cè)的高精度高壓玻璃釉分壓器上取出反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓相比較后送到誤差放大器，其輸出信號(hào)去控制PFM，通過(guò)調(diào)頻調(diào)寬來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓。


圖2 高壓電源原理方框圖

　　變換橋采用零電壓開(kāi)關(guān)多諧振變換全橋電路，如圖3所示。


圖3 變換橋

　　在電路中，主開(kāi)關(guān)管Q1-Q4選用功率MOSFET器件APT8030，D1-D4和C1-C4為開(kāi)關(guān)管兩端反向并聯(lián)二極管和寄生電容器，且C1=C2=C3=C4，L為諧振電感，V0為輸出電壓，M=V0/Vi，因?yàn)樽儔浩鞯拇渭?jí)存在分布電容C次級(jí)，把它折算到初級(jí)的電容為C0，且C0=N2*C次級(jí)。由于變換器工作在不同的狀態(tài)，為了便于分析，我們按時(shí)域分成四個(gè)狀態(tài)，它們的等效電路及電路中電壓﹑電流波形如圖4～8所示。


　　1．貯能區(qū)：t0-t1：
　　它的等效電路如圖4所示，在該時(shí)區(qū)域內(nèi)，Q1、Q3導(dǎo)通，L與C0產(chǎn)生諧振，諧振頻率為ω0=1/LC0 ，特征阻抗Z0=L/C0 ，電路以諧振方式將C0換向，但沒(méi)有向負(fù)載傳遞能量。
　　　　i(t)=[(M+1)UiSinω0t]/Z0，
　　2．能量傳送區(qū)，t1-t2：
　　它的等效電路如圖5所示。在該區(qū)域內(nèi)，Vi側(cè)向負(fù)載傳送能量，且i(t)=I(t1)+(1-M)Vi(t-t1)/L
　　3．能量轉(zhuǎn)移區(qū)，t2-t3:
　　它的等效電路如圖6所示，在該區(qū)域內(nèi)Q1、Q3截止，C4中的能量傳送到C1中,C2 中的能量傳到C3，且以諧振方式轉(zhuǎn)移，諧振頻率為ω1=1/LC1 ，直到VC2=VC4=0，VC1=VC3=Vi 為止。
　　4 ．二極管饋能區(qū)，t3-t4：
　　它的等效電路如圖7所示，在該區(qū)域內(nèi)，D2、D4導(dǎo)通，電感中的能量通過(guò)D2、D4向電源Vi饋能，且
　　　　i(t)=I(t3)-(1+M)Vi(t-t3)/L
　　5．Q2、Q4導(dǎo)通，電流換向，上述過(guò)程重復(fù)。

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