脉冲电源的基本方法和部分设计要点

glsheng

　　脉冲电源的基本方法和部分设计要点：三相380V/50Hz交流电经过EMI电磁兼容装置，进行桥式整流，再经过逆变和变压，然后再整流、滤波、储能，最后进行电压斩波，输出单向脉冲电压。电源设计分两部分：前级的开关电源和后级的斩波。脉冲电源电路工作原理。以下是开关电源部分的设计要点：

　　1.开关电源部分原理

　　主电路由EMI电磁兼容装置、整流电路、逆变电路、高频变压器、高频整流及高频滤波电路组成;控制电路由电流、电压双闭环组成，电流环为内环，电压环为外环;保护电路设置有初级最大电流限制，输出过流、短路保护，最高输出电压限制。

　　2.基本要求

　　脉冲开关电源除应具有一般电源的要求外，还要求短时输出功率大，动态特性好，效率高，并在大功率脉冲输出情况下能稳定可靠地工作。

　　3.开关电源的设计

　　(1)高频化该电源输出最大平均容量为峰值电流1000A，电压30V，占空比10%，即3kW。基于对脉冲开关电源的实际要求，宜采用高频技术方案，同时选取全桥逆变的拓扑形式，提高频率是实现小型化的重要途径，它能减少功率变压器的体积和滤波电感量，而输出电感是影响动态响应的重要因素。高频化还是改善动态响应的重要措施，电源调整的速度随频率提高而加快。从而达到迅速稳压的目的。

　　(2)容量小型化由于占空比D较小，例如=0.1，

　　则峰值电流将为平均电流的十倍。若按峰值电流设计则不难实现，但电源体积庞大，不经济。若按平均电流设计，则对电源要求十分苛刻，既要求电源小型可靠，又要求电源在负载突变的过程中不能产生过大的压降。对于供电电压为2～30Vd.c.，峰值电流IP=1000A，D=0.05～0.1，需平均电流ICP=50A～100A的开关电源，若按照平均电流来设计，则有以下难题：

　　①电源在毫秒级时间内突然加上十倍平均电流时将会发生过流保护;

　　②电源在毫秒级时间内提供不了峰值电流时将会发生输出跳变，即突降过程。

　　采用1.5倍平均电流设计，保证开关电源有足够的裕量，同时，适当增加电源的能量供给能力。

　　(3)高的电压反馈增益电源应有足够高的电压反馈，提高电源的动态特性，保证脉冲输出电压的平稳。

　　(4)增大开关电源输出电压保持能力问题

　　由于电源工作在大脉冲电流条件下，电源至少要经过若干个周期的调整才能稳定过来，并要耐受冲击电流而不至于保护动作，为了减小冲击带来的异常(尖峰，下降等)，宜在负载端设置储能电容。

　　设计方法如下：

　　电容中储存的能量为：

　　EC=0.5C0U2

　　在输出峰值功率P0P作用下，开关电源输出功率为PO1时，维持输出方波宽度TON，输出电压变化ΔU=U1-U2，电容储存的能量如下式所示：

　　0.5C0(U12-U22)=(P0P-PO1)×TON

　　由上式求得储能电容C0:

　　C0={2(P0P-PO1)×TON}/(U12-U22)

　　同时，储能电容必须选用ESR小，高频性能好的电解电容。

　　(5)加入逆变桥的过流限制鉴于开关电源输出电容量特别大，开机瞬间和脉冲输出时，逆变桥需要承受特别大的冲击电流，当逆变桥加入单周期过流限制后，能够有效地保证逆变桥的功率器件不会超过设计电流值，而大大提高了开关电源的可靠性。
本文来自     http://www.glspower.org/c531.html