一種低紋波開關電源設計
引言
某工程試驗點火裝置，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，體積小和高可靠的開關穩壓電源。基本要求是輸入AC220V，輸出DC0～100V連續可調，最大輸出電流100A，低頻紋波Vrms≤O．1％，電壓調整率≤0．5％，穩定度≤0．1％的開關電源。設計思想主要服從可靠、體積兩方面要求。在綜合分析了現有的軟硬開關變換器電源技術后，采用了脈寬調制變換器的形式設計，好處是簡單可靠。通過對電源的供電環節、反饋控制、吸收電路、元器件選取與制作以及工藝結構等方面優化設計，解決了大電流下的輸出紋波大、輸出大范圍調節下電源穩定性差、炸管和振蕩等問題，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、直流輸出和控制驅動組成。輸入電路包含抑制合閘浪涌的延時電路、EMI過濾器、單相整流器和濾波電容器組。變換器采用脈沖寬度調制“H”橋拓撲。高頻變壓器、橋式整流器、電感器和電容器組構成直流電壓輸出電路。控制電路利用PWM調節輸出電壓電流方案。
1)輸入電路
輸入電路由輸入延時啟動、EMI濾波器、橋式整流電路B1和濾波電容器組C1構成。延時啟動使用繼電器方式，以減小電源合閘瞬間對濾波電容器組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間很短暫及體積的限制，輸入電路中沒有加入功率因數校正電路。
2)變換器和驅動電路
變換器采用脈寬調制的“H”橋拓撲，它由四只IGBT(VT1一VT4)組成。工作時，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開關特性的一致性好，無須考慮電路的平衡問題。對于驅動電路，目前集成驅動電路很多，由于它直接影響到IGBT可靠工作及可靠保護，經比較選用了POWERXE公司基于VLA502一02的兩通道IGBT驅動模塊BG2A。圖2是VLA502—02的原理圖，與常用混合驅動模塊另一個同之處是它集成了DC／DC電源，無須再對每個驅動電路單獨供電。實際使用表明，BG2A可靠性大大高于EX840等驅動電路，從未遇到過損壞。
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( 發表人：大本 )