功率主電路
本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結構,主要由輸入電網功率電感EMI濾波器、輸人整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等幾部分組成,如圖2所示。
圖2 功率主電路原理圖
其基本工作原理是:交流輸入電壓經EMI濾波、整流濾波后得到直流電壓,通過高頻逆變器將直流電壓變換成高頻交流電壓,再經高頻變壓器隔離變換,輸出所需的高頻交流電壓,最后經過輸出整流濾波電路,將高頻變壓器輸出的高頻交流電壓整流濾波后得到所需要的高質量、高品質的直流電壓。如圖3所示為交流輸入電壓到最后輸出所需直流電壓的各環節電壓波形變換流程。
圖3 功軍主回路的電壓波形變化
本開關電源采用半橋式功率逆變電路。如圖2所示,輸入市電經EMI濾波器濾波,大大減少了交流電源輸入的電磁干擾,并同時防止開關電源產生的諧波串擾到輸入電源端。再經過橋式整流電路、濾波電路變成直流電壓加在P、N兩點問。P、N之間接人一個小容量、高耐壓的無感電容,起到高頻濾波的作用。半橋式功率變換電路與全橋式功率變換電路類似,只是其中兩個功率開關器件改由兩個容量一體電感器制作相等的電容CA1和CA2代替。在實際應用中為了提高電容的容量以及耐壓程度,CA1和CA2往往采用的是由多個等值電容并聯組成的電容組。C A1、CA2 的容量選值應功率電感廠在電源體積和重量允許的條件下盡可能的大,以減小輸出電壓的紋波系數和低頻振蕩。CA1 和CA2 在這里同時起到了靜態時分壓的作用,使Ua =Uin/2。
在本電源的設計中,采用IGBT來作為功率開一體成型電感器工廠關器件。它既具有MOSFET的通斷速度快、輸入阻抗高、驅動電路簡單及驅動功率小等優點,又具有GTR的容量大和阻斷電壓高的優點。
在IGBT的集射極間并接RC吸收網絡,降低開關應力,減小IGBT關斷產生的尖峰電壓;并聯二極管DQ實現續流的作用。二次整流采用全波整流電路,通過后續的LC濾波電路,消除高頻紋波,減小輸出直流電壓的低頻振蕩。LC濾波電路中的電容由多個高耐壓、大容量的電容并聯組成,以提高電源的可靠性,使輸出直流電壓更加平穩。