无净差调压 把小功率BUCK电源耍

2014-11-14 09:29 来源:电子信息网 作者:娣雾儿

高压电源是指输出电压在五千伏以上的电源,一般输出电压可达几万伏,甚至高达几十万伏或者更高。高压电源广泛用于材料改性,金属冶炼,环境保护,大功率激光和微波等高端领域。一般的高压电源采用工频电源和LC谐振方式,虽然电路简单,但体积和重量大,低频工作状态及纹波、稳定性等均不能令人满意,随着电源电子技术的发展,高频高压电源必将是发展趋势。

伴随着高新技术的逐步应用,新的技术问题也随之出现,主要表现在高频化可以提高电源性能,减少变压器的体积和纹波系数。但由于高频高压变压器是高频高压并存,出现了新的技术难点:

①高频高压变压器体积减小,频率升高,分布容抗变小,绝缘问题异常突出;

②大的电压变化比使变压器的非线性严重化,漏感和分布电容都增加,使其必须与逆变开关隔离,否则尖峰脉冲会影响到逆变电路的正常工作,甚至会击穿功率器件;

③高频化导致变压器的趋肤效应增强,使变压器效率降低。

鉴于上述情况,高频高压变压器如何设计是目前研究的一个难点和热点问题。

研究主要内容包括BUCK电路的分析设计、半桥逆变电路分析设计、倍压电路的设计,以及系统仿真研究。该电路包括输入整流滤波电路、BUCK预稳压电路、半桥逆变电路、倍压电路和输出整流滤波电路。输入的交流电源经整流滤波电路变为直流,通过BUCK预稳压电路将电压稳定,再经过半桥逆变电路将直流电压变为交流电压,然后通过一个倍压电路将电压升高,最后整流滤波输出稳定高压。

主电路设计

Buck1

主电路的拓扑结构如图1。

这里主要介绍了一种基于BUCK调压的小功率高压电源。该电源能实现零电流软开关(ZCS),并能方便的调节输出电压,因为利用了高频变压器的寄生参数,从而避免了尖峰电压和电流。该电源的另一个特点是利用倍压电路代替了传统的二极管整流电路,减小了高频变压器的变比和寄生参数;尤其是主电路的控制采用了Buck电路和逆变电路的联合策略,即采用Buck可十分方便、灵活地进行电压调节;采用定频定宽的逆变电路可利用高频变压器的寄生参数实现谐振软开关。

此外,由于该电源无需利用调节逆变电路的占空比来调节电压,因而可充分利用高频变压器的磁性;而且由于其控制电路采用了基于DSP的实时数字PI调解器,因而实现了电路的稳态和暂态特性。

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Buck 调压

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