一種低紋波開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

引言

　　某工程試驗(yàn)點(diǎn)火裝置，為滿足狹小空間下，不同阻值爆炸橋絲的引燃工作，要求紋波小、輸出可調(diào)，體積小和高可靠的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。基本要求是輸入AC220V，輸出DC0～100V連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流100A，低頻紋波Vrms≤O．1％，電壓調(diào)整率≤0．5％，穩(wěn)定度≤0．1％的開(kāi)關(guān)電源。設(shè)計(jì)思想主要服從可靠、體積兩方面要求。在綜合分析了現(xiàn)有的軟硬開(kāi)關(guān)變換器電源技術(shù)后，采用了脈寬調(diào)制變換器的形式設(shè)計(jì)，好處是簡(jiǎn)單可靠。通過(guò)對(duì)電源的供電環(huán)節(jié)、反饋控制、吸收電路、元器件選取與制作以及工藝結(jié)構(gòu)等方面優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了大電流下的輸出紋波大、輸出大范圍調(diào)節(jié)下電源穩(wěn)定性差、炸管和振蕩等問(wèn)題，研制出了合格的電源。

　　l 電源主電路

　　電源主電路如圖1所示。電源由輸入電路、變換器、直流輸出和控制驅(qū)動(dòng)組成。輸入電路包含抑制合閘浪涌的延時(shí)電路、EMI過(guò)濾器、單相整流器和濾波電容器組。變換器采用脈沖寬度調(diào)制“H”橋拓?fù)?。高頻變壓器、橋式整流器、電感器和電容器組構(gòu)成直流電壓輸出電路?？刂齐娐防肞WM調(diào)節(jié)輸出電壓電流方案。

　　1)輸入電路

　　輸入電路由輸入延時(shí)啟動(dòng)、EMI濾波器、橋式整流電路B1和濾波電容器組C1構(gòu)成。延時(shí)啟動(dòng)使用繼電器方式，以減小電源合閘瞬間對(duì)濾波電容器組C1的電流沖擊。電容器選用CDE公司的DCMCE型逆變器專(zhuān)用輸入濾波電容器。整流橋選擇TECHSEM公司的MDQ75單相整流橋模塊。由于電源每次工作時(shí)間很短暫及體積的限制，輸入電路中沒(méi)有加入功率因數(shù)校正電路。

　　2)變換器和驅(qū)動(dòng)電路

　　變換器采用脈寬調(diào)制的“H”橋拓?fù)?，它由四只IGBT(VT1一VT4)組成。工作時(shí)，其輸出在1～60μs變化脈沖寬度。IGBT選用三菱公司的CM75BU一12H單相全橋模塊，好處是每只IGBT開(kāi)關(guān)特性的一致性好，無(wú)須考慮電路的平衡問(wèn)題。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路，目前集成驅(qū)動(dòng)電路很多，由于它直接影響到IGBT可靠工作及可靠保護(hù)，經(jīng)比較選用了POWERXE公司基于VLA502一02的兩通道IGBT驅(qū)動(dòng)模塊BG2A。圖2是VLA502—02的原理圖，與常用混合驅(qū)動(dòng)模塊另一個(gè)同之處是它集成了DC／DC電源，無(wú)須再對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路單獨(dú)供電。實(shí)際使用表明，BG2A可靠性大大高于EX840等驅(qū)動(dòng)電路，從未遇到過(guò)損壞。