UC3842的多输出开关电源由30kW开关磁阻电机操控器规划,电机功率改换器的主电路为不对称半桥电路。选用反激改换器结构,具有结构简略、损耗小的长处,但输出电压纹波较大,一般适用与150W以下的电源。详细电路如图1所示。
此电源为单芯片集成稳压电源,PWM芯片选用UC3842。UC3842是一种高性能的固定频率电流型操控器,是专为脱线式直流改换电路规划的,其内部结构如图2所示。
集成了振荡器、有温度补偿的高增益差错扩大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压确认电路及PWM锁存器电路。能够完成逐一脉冲的电流约束,输出电流可达1A,可直接驱动MOSFET。作业原理
此电源电路作业原理为:220V三相的沟通输入电压先经三相不控整流,再经支撑电容滑润,为电源电路供应550 V直流作业电压。当三相逆变器接通电源时,R5和C2吸收电路启动时的冲击电流。从逆变器主电路来的直流母线电压经电阻R6降压后,给UC3842供应约16V的起动电压。进入正常作业后,二次绕组W3经D3,C16供应UC3842的作业电压。另一绕组W2的高频电压经D2,C13整流滤波,再经7.5kΩ电阻R12,R13和2kΩ电位器RP1分压,取得输出电压信号。此信号经可调稳压管TL431发生差错信号,再经光电阻隔加到UC3842的差错扩大器扩大,操控VMOS管的注册与截止,完成稳压的意图。电源的过流维护由1.8Ω电阻R19检测到VMOS管的过流信号,电流超越域值时封闭UC3842输出信号,完成单周期过流维护。
UC3842驱动VMOS管VT1以操控高频变压器一次绕组通断,从而取得多组副边电压输出。此输出经二极管整流、%&&&&&%滤波后得到多路直流电压。供应三相逆变器各功率开关元件驱动(W6,W7,W8,W9)与PWM操控电路(W2,W4,W5)。电路安稳作业时UC3842的电源由W3,D3,C16组成的电源电路供应。
VMOS管选用耐压1000V,电流8A的场效应管8N100。为了确保开关元件在快速开关过程中不发生过大的尖峰电压,需用C8,R15,D1组成的RCD缓冲电路来按捺。缓冲电路二极管V3选用快速康复二极管FR107。
R8、R9和稳压管D11用来约束栅极电压和电流,从而约束VMOS管开关速度,有利于改进电磁兼容性。
+15V电源和-15V电源对操控电路电源精度要求较高,但因为共用同一个变压器很难通过PWM完成反应操控来稳压。为取得高品质的操控电源,运用线性稳压芯片7815和7915(如图1所示)构成了复合式开关稳压电源。为避免输出在轻载或空载时的电压升高,在5V整流输出端并联一个100Ω的负载电阻。
变压器规划
电机操控逆变器开关电源是一个具有多路输出的直流电源。由高频变压器8个副边绕组经整流滤波后取得。开关电源的性能在很大程度上决定于变压器的规划。
功率核算
高频变压器的副边绕组W6,W7,W8供应了三相逆变器3个上桥臂元件的驱动电源,W9供应了下桥臂3个元件的驱动电源(亦可用3个绕组别离供应,以避免穿插搅扰,此处只用一组是为了简化体系)。按逆变器开关元件对驱动电路电压、电流的要求确认功率。本电机操控功率改换器功率模块为IGBT,驱动模块为EXB841。选定W2,W3,W4电压20V,电流100mA;W5电压20V,电流200mA。W6,W7绕组供应其他模仿电路±15V,300mA电源。W8绕组供应5V给微处理器,输出电流为2A。W2为开关电源本身的反应绕组,其功率很小,可疏忽。
由以上设定条件可知高频变压器的输出功率为:
规划功率为85%并留有必定裕量,规划方针为额定功率为40W的高频变压器。磁心的选用
给出的高频变压器最大接受功率与磁心截面积的联系并考虑窗口面积,本开关电源选用EI-35磁心,其有用截面积为100mm2。
绕组匝数的确认
首要确认开关电源功率和开关元件的作业频率。若作业频率小于20kHz,则进入音频规模的噪声较大,纹波增大。若开关频率较高,则开关损耗增大,体系功率下降。因而确认作业频率时要折衷考虑,实践挑选作业频率为30kHz。
气隙
与正激开关电源变压器不同,此反击电源变压器兼有储能的效果,流过直流电流成分时简单饱满。所以要运用带有气隙的磁芯。原理如图3所示。
有气隙时,因为B-H特性曲线斜率减小。在Hdc不变的情况下Bdc减小,磁滞回环远离饱满区。别的,有气隙时剩下磁感应强度Br减小,ΔBac改变规模增大。别的又因为有气隙时B-H特性曲线向H轴挨近,在ΔBac,Bdc不变的情况下ΔHac,Hdc增大。由上可知,恰当添加气隙能够增强电路的电流输出才能和抗搅扰才能。通过试验气隙巨细为0.3mm时较为适宜。
试验与定论
此开关电源5V时输出的纹波如图4所示,峰值为15mV,纹波≤0.3%。该电源作为30kW开关磁阻电机操控器电源,在胜利油田已启用,实践运用中作业质量牢靠。