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高压小功率开关电源研造
作者:管理员    发布于:2019-05-12 20:01:08    文字:【】【】【

  芯片准备了3 KV输出的电源样机,对方针道理进行了申明探究,给出了考试数据。

  高压小功率开关电源普遍掌管于医学仪器等各类严密电子编制,具有反应速度快、浸静性好、靠得住性上等特质。本课题基于SG3525PWM调制芯片研制了一种DC48V输入,DC3kV输出的新型高压开合电源,并给出了现实电路安放说理和干事道理体会。

  高压小功率电源系统道理如图1所示。输入48V的直流电经电容滤波储能,SG3525PWM调制器调制出相位相反的2途PWM波驱动高频开合管从而驱动高频变压器,在变压器原边把直流48 V鼎新成48 V方波,经历高频变压器举行高频方波更正,并垄断变压器原副边匝比获得高压方波,再经4倍压整流滤波后,输出3kV直流高压。输出经输出采样改换后送到环途节制电路,环叙节制电道控造SG3525芯片的输出PWM方波的占空比,从而节制变压器原边的方波占空比,从而调理输出电压。

  电源主电途劳动谈理如图2所示。此中由PWM调制芯片SG3525发生PWM方波标识,履历驱动电阻R1和R2死别驱动开合管Q1和Q2,开关管Q1和Q2对变压器原边死别导通,从而输入电源颠末高频变压器和开合管正在变压器原边爆发高频脉冲电压,过程高频变压器分隔转机后迸发高频的方波电压,再历程后级的4倍压整流电路滤波取得高电压输出。RL为负载电阻。

  由芯片SG3525发生约50 kHz的PWM驱动记号,经驱动电阻加至开合管的栅极。当OUTA驱动记号为高电平,OUTB驱动信号为低电往常,Q1开合管触发导通,Q2开关管合上,电流由初级NP1线圈体验开合管流向地,输入电源资历变压器转嫁为副边NS绕组的A点为正,B点为负的方波电压,而后通过4倍压整流电谈整流滤波;当OUTB驱动标记为高电平,OUTA驱动记号为低电通俗,Q2开合管触发导通,Q1开闭管合上,电流由初级NP2线圈通过开关管流向地,输入电源经历变压器蜕变为副边NS绕组的A点为负,B点为正的方波电压,而后颠末4倍压整流电说整流滤波,成果输出高压电压。

  因为输入电压为DC48 V,为了变压器副边取得高压方波电压,主电说选用推挽拓扑,推挽拓扑因为2个开关管轮番畅达,电流经验开合管流到地上,驱动纯真粗略,不用隔离驱动,由SG3525就可间接驱动。推挽拓扑比照半桥拓扑和全桥拓扑,它的成本低,简洁靠得住,间接驱大鱼在线获悉动,极端适当于低压输入的场关,故选用推挽拓扑实行方案。

  倍压电路可以或许用较低耐压的二极管和电容进行凑合获得高压输出,电路纯粹,靠得住,成本低,在小功率高压输出场所尽头合用。

  1)第一周期,初级NP1绕组导通,初级NP2绕组断开,副边NS绕组电压为U,A点为正,B点为负,电流从A点经二极管D1流到C点,再流进电容C1,对电容C1充电,末尾回到B点。电容C1电压为U。见图4.

  2)第二周期,初级NP2绕组导通,初级NP1绕组断开,副边NS绕组电压为U,A点为负,B点为正,电流从B点经C1流到C点,再经二极管D2,流进电容C2,对电容C2充电,末尾回到A点。C2电压为副边NS的电压加上电容C1的电压,为2U。睹图5。

  3)第三周期,初级NP1绕组导通,初级NP2绕组断开,副边NS绕组电压为U,A点为正,B点为负,电流从A点经二极管D1流到C点,同时经电容C2,流经二极管D3对电容C3充电,经电容C3流到C点,最初由C点经C1回到B点。C1电压为U,C2电压为2U,C3电压等于C2电压加上副边NS的电压减去电容C1的电压,为2U。睹图6。

  4)第界期限,初级NP2绕组导通,初级NP1绕组断开,副边NS绕组电压为U,A点为负,B点为正,电流从B点经C1流到C点,再经D2二极管,流进电容C2,对电容C2充电,结尾回到A点,同时由C点流经电容C3,再经二极管D4,流进电容C4,对电容C4充电,回到D点,流进电容C2,对电容C2充电,结尾回到A点。C1电压为U,C2电压为2U,C3电压为2U,C4电压等于C1电压加上C3电压加上副边NS的电压减去电容C2的电压,为2U。见图7。

  5)第五周期,初级NP1绕组导通,初级NP2绕组断开,干事道理跟第三周期犹如。第六周期,初级NP2绕组导通,初级NP1绕组断开,处事谈理跟第边缘期类似。尔后后续的周期不息的在轮回。

  6)输出从A点和F点引出,A点为负,F点为正,输出电压等于电容C2电压加电容C4电压,为4U,等于4倍副边绕组NS的电压,为4倍压升压。

  本电途领受TL431、光耦、电阻、电容形成分隔反映电压环控造电路,为二阶节制电路,用光耦举行分隔,经验R8电阻来控造SG3525芯片的第9脚COMP脚,从而节制SG3525的输出驱动波形的占空比,从而安宁输出电压。经验关理采用电容和电阻值,使电源劳动肃静。

  式中N为变压器副边与原边的匝数比,N=Ns:Np1(Np2的匝数跟Np1恰似),Vin为输入电压,D有用为无效占空比,闲居规画选用为0.8。

  定夺变压器磁芯,因为开关频次为50 KHZ,输出功率为50W,可经验查常用磁芯对应的功率表,也许查出PQ26/20磁芯正在48 KHZ下输出功率为82 W,可称心策画央浼。磁芯的Ae为119 mm2。

  个中I为16.7 mA,T为20μS,a为电容上电压摇动比率,缘由要输出电压精度高,因而取0.5%。

  揣度获得电容C为100 nF,计议到电容有差错而且电源要有安设余量,故采用150nF电容,因输出是二个电容串联获得3000 V,则电容耐压要大于1.5 kV,领受2000 V电容。终末选用150 nF/2000 V的聚苯乙烯电容器。

  商酌到要有诡计余量,故接管3 kV二极管,输出电流为16.7 mA,采纳通用的0.5 A二极管,成果采用0.5 A/3000 V的速速高压二极管。

  负载电阻RL领受180 KΩ/200 W的高压电阻。对电流与电压联系举行了考试和体会。样机电源的电压和电流的输出特色睹外1。

  实施的测量底细可知,在输入46 VDC~50 VDC时,电途都能泛泛输出。输出电压的精度小于1.5%,成就75%。

  本文所述的高压小功率开关电源,采纳推挽式拓扑,高频方波记号经变压器升压和4倍压整流后输出直流高压电。节制电路由PWM调制芯片SG3525节制,领受电压环分隔节制,具有通用性强、输出鸿沟宽、稳压精度高、节制效力超卓等特质,加添了古代高压电源体积大,成果低的错误谬误。

  此电源历程样机施行调试,其机能重静,成绩优胜,默默靠得住,能寻常垄断于央求高电压、低电流的小型电源编制中。这批注本文所述小功率高压开合电源规画策画具有必定的素质利用代价。

  [2]王志强,肖文勋,虞龙等译。开关电源谋划(第三版)(美),北京:电子财富出版社,2010.6

  [3]龚绍文译。变压器与电感器筹谋手册(第三版)(美),北京:华夏电力出书社,2008

  本文由于于《电子产品寰宇》2018年第12期第71页,欢迎您写论文时引用,并正文原故。

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