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脉宽调制移相全桥开关电源设计方案

作者:时间:2010-07-01来源:网络收藏

近年来,随着航空、航天和计算机事业的发展,对电源在体积、重量和效率等方面提出了越来越高的要求。就是在这种情况下发展起来的一种小型电源。它具有体积小、重量轻、频率高、成本低、效率高等一系列优点。同时,由于它的线路简单,可靠性高,而被广泛地应用于航空、航天和电子计算机等方面。本文了一个由UC3846产生PWM进行脉宽的移

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/180720.htm

  在此电路中,输入为AC220V电压,经过二极管整流桥把交流电变成直流电,为了消除此直流电压的脉动,在时采用了π型滤波电路。后接一个移软开关电路,使功率管实现零电压零电流开通和关断,将电路在工作时的功率损耗减至最小。输出为±23V/15A和±200V/0.8A,总功率P=2×23×15+2×200×0.8=1010W,因此,也可以称此为大功率开关电源。

  变压器的是该电源的一个关键部分,而常规设计采用一大堆繁杂的公式进行推导,运算量较大,难免造成结果错误。鉴于此,本文采用图表的方法对原、副边进行设计,并考虑开关管导通压降等实际情况进行适当微调。

  变压器的工作频率选100kHz,绕组的线径可以选为0.5mm。根据计算,变压器磁芯选EI-50型铁氧体磁芯,查电子变压器手册可知窗口使用面积为48.97mm2,每匝电压值为8.044V/匝。由此可得原边匝数为29匝,副边分别为6匝和45匝,经过实际的调试,最终确定为原边29匝,副边分别为5匝和44匝。在这种情况下,该开关电源运行良好。

  应用全桥电路,要特别注意上下两个功率管的直通问题,如果出现直通,功率管将烧毁,甚至整个电源全部毁掉。在这个开关电源中,我们采用了UC3846产生脉宽信号,用IR2110来驱动功率管,很好地避免了这个问题的发生。

  由于UC3846能同时产生两路PWM的输出,用一块UC3846就可以来驱动两块IR2110,这给设计带来了很大的方便,这样也可以满足体积小的要求。UC3846的引脚及PWM产生电路如图2所示。

  UC3846产生的PWM信号由引脚11和14输出来控制IR2110,由2块IR2110来产生4个功率管的驱动信号。

  IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS工艺制作,具有独立的高端和低端输出通道;逻辑输入与标准的CMOS输出兼容;浮置电源采用自举电路,其工作电压可达500V,du/dt=±50V/ns,在15V下的静态功耗仅有1.6mW;输出的栅极驱动电压范围为10~20V,逻辑电源电压范围为5~15V,逻辑电源地电压偏移范围为-5V~+5V。IR2110采用CMOS施密特触发输入,两路具有滞后欠压锁定。推挽式驱动输出峰值电流≥2A,负载为1000pF时,开关时间典型值为25ns。两路匹配传输导通延时为120ns,关断延时为94ns。IR2110的脚10可以承受2A的反向电流。

  IR2110的开通与关断传输延迟时间是接近匹配的(失配时间不大于10ns),开通传输延迟时间比关断传输延迟时间长25ns,这就保证了功率管在工作时不会发生重叠导通,为了更加安全起见,可在功率管的栅极上加一电阻与二极管网络(如图5中所示),这些电阻、二极管网络可进一步延迟功率管的导通而对其关断没有影响,这就相当于增加了死区时间。

  目前,该开关电源已投入使用,经过长时间运行,具有非常可靠的性能。实践证明,开关电源具备体积小、重量轻、效率高等优点,在未来的应用中,开关电源必将占据主导地位。

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