双H桥双峰双向脉冲电镀电源设计与仿真
由于Vg1和Vg4同时导通,uAP=0。变压器次级侧二极管同时导通,导致变压器初、次级绕组电压均为零。因为漏感较小,而阻断电容较大,可以认为在这个开关模式中,阻断电容电压基本不变,初级侧电流基本是线性减小,即

在t2时刻,初级侧电流下降到零,该开关模式的持续时间为

4)开关模式3(t2,t3)由于二极管VD4阻断了ip的反向路径,初级侧电流恒为零。此段时间为VD4和Vg4恢复时间。
5)开关模式4(t3,t4)在t3时刻,关断Vg4,此时Vg4中并没有电流流过,因此Vg4是零电流关断。在很小的延时后,开通Vg2,由于漏感的存在,初级侧电流不能突变,Vg2是零电流开通。由于初级侧电流不足以提供负载电流,次级侧整流管依然同时导通。变压器的初、次级绕组被钳位在零电压。此时加在漏感两端的电压为-(Uin+UCbp),初级侧电流从零开始反方向线性增加。即

在t4时刻,初级侧电流反方向增加到负载电流。该开关模式的持续时间为

6)开关模式5(t4,t5)从t4时刻开始,原边给负载提供能量,同时给阻断电容反向充电。阻断电容上的电压为下一次Vg2零电流关断和Vg4零电流开通做准备。在t5时刻,关断Vg3,开始另一个半周期(t5~t10),其工作情况类似于前面描述的(t0~t5)。

3 技术指标
输入电压幅值Uin=300 V;次级输出电压Uo=24 V;开关管工作频率f=20 kHz;额定输出电流Io=20 A;输出脉冲的频率fs=100 Hz;脉冲开通占空比:17%(即PSIM软件中对应);脉冲关断占空比:8%(即PSIM软件中对应)。
4 电路元件参数设计
1)开关管的选择
超前桥臂承受的最大电压为最大的直流输入电压Uinmax=300x(1+10%)=330 V,由于本设计中开关管工作在软开关状态,滞后桥臂承受的最大电压应力为Uinmax+UCbp=1.2Uinmax=396 V。
由于全桥移向变换器开关管工作在软开关状态,功率开关管的额定电压可降低一些,可选用500 V。
输出滤波电感电流的最大平均值为
加2倍裕度为6.72A。
通过综合考虑,本设计选用IR公司HEXFET系列的功率MOSFET管IRFP450LC,VDSS=500 V,RDS(on)=0.4 Ω,ID=14 A,td(off)=30ns,tf=30 ns。
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