v8彩票一种大功率可调开关电源的设计方案

2020-06-19 17:57字体:
  

  为驾御IC,配以双途输出IR2110 驱动芯片,安排了一种可调高电压大功率的开闭电源,有用处置了泛泛开闭电源正在非断绝拓扑构造下输出电压和功率不行到达很高的题目,并带有过流爱惜等电途。文中以的运用为基本先容了可调开闭电源安排的手法,然后细致讲授了本体例的构成以及各个局限的效用,著作最终总结了该体例的特征。

  开闭电源举动线性稳压电源的一种代替物展示,其运用与达成日益成熟。而集成化技巧使电子筑筑向小型化、智能化倾向生长,新型电子筑筑恳求开闭电源有更小的体积和更低的噪声作对,以便达成集成一体化。对中小功率开闭电源来说是达成单片集成化,但正在大功率运用范围,因其功率损耗过大,很难做成单片集成,不得不依照其拓扑构造正在包管电源各项参数的同时尽量缩小体例体积。

  开闭电源通常由脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)驾御IC(Integrated Circuit)和功率器件(功率MOSFET 或IGBT)组成,且适当三个要求:开闭(器件做事正在开闭非线性形态)、高频(器件做事正在高频非亲近上频的低频)和直流(电源输出是直流而不是调换)。

  MC33060是由安森美(ON Semi)半导体公司出产的一种职能杰出的电压驱动型脉宽调制器件,采用固定频率的单端输出,能做事正在-40℃至85℃。其内部构造如图1所示[1],紧要特性如下:

  其做事道理简述:MC33060 是一个固定频率的脉冲宽度调制电途,内置线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容实行调治,其振荡频率如(2-1)式:

  出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与其它两个驾御信号实行比拟来达成。功率管Q1的输出受控于或非门,即唯有正在锯齿波电压大于驾御信号光阴输出才有用。

  驾御信号由集成电途外部输入,一块送至死区韶华比拟器,一块送往差错放大器的输入端。死区韶华比拟用具有120mV的输入抵偿电压,最小输出死区韶华约等于锯齿波周期的4%,即输出驱动的最大占空比为96%.当把死区韶华驾御输入端接上固定的电压(限度正在0-3.3V)即能正在输出脉冲上形成附加的死区韶华。脉冲宽度调制比拟器为差错放大器调治输出脉宽供应了一个技术:当反应电压从0.5V转折到3.5V时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比韶华降落到零。两个差错放大用具有从-0.3V到(Vcc-2.0)的共模输入限度,这可从电源的输出电压和电流察感到到。差错放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端实行或运算,恰是这种电途构造,放大器只需最小的输出即可独揽驾御回途。

  DC/DC 电源拓扑通常分为三类:降压、升压和起落压。此处以降压拓扑先容,简化成就图如下图3 所示。输出与输入同极性,输入电流脉动大,输出电流脉动小,v8彩票构造纯粹。

  正在开闭管导通韶华ton,输入电源给负载和电感供电;开闭管断开光阴toff,电感中存储的能量通过二极管构成续流回途,包管输出的络续。负载电压满意如下闭连式(2-2):

  MC33060举动主控芯片驾御开闭管的导通与截止,由其内部构造成效可知,正在MC33060内部有一个+5V参考电压,凡是用作两途比拟器的反相参考电压,安排中1脚和2脚的比拟器用来举动输出电压反应,13脚和14脚的比拟器用来检测开闭管的电流是否过流。电途中2脚通过一个反相电途接参考电压,降压输出反应经一同相电途接MC33060的1脚。当电途处于做事形态时,1脚和2脚电压就会互相比拟,依照两者的差值来调理输出波形脉宽,到达驾御和宁静输出的方针。

  电途中过流爱惜采用0.1欧姆额定功率为1W的功率电阻举动采样电阻,正在电流过流点,采样电阻上的电压为0.1V.14脚用作采样点,是以13脚的参考电压由Vref分压设定为0.15V,比拟0.1V留有肯定余地。当采样电压高于设定值时,MC33060将自愿爱惜,闭塞PWM输出。爱惜点还和3脚的驾御信号相闭,依照对该脚的成效剖析,抉择积分反应电途,使得降压电途正在空载或满载时,Comp脚的电压永远正在平常限度(0.5V-3.5V)之内。

  输出PWM波形的频率由管脚5的电容和管脚6的电阻值来确定,降压电途采用25KHz的波形频率,抉择CT值为1nF电容,RT为47K的泛泛电阻到达安排恳求。

  本安排采用的是DC(Direct Current)/DC转换电途中的降压型拓扑构造。输入为220VAC和0-10V可调直流电压,输出为0-180V可调,最大输出电流能达8A,体例构成框图如下图5所示。正在大功率开闭电源安排中,为防守正在启动时的高浪涌电流攻击,常采用软启动电途,本安排不核心先容。

  采用全桥整流电途,如下图6 所示。输出电流恳求最大到达8A,商量功率损耗和肯定的余量,抉择10A 的方桥KBPC3510 和10A 的保障管。整流后的电压达310V,采用两个250V/100uF 电容作滤波治理。图中开闭S1 和电阻R1 并联为软启动局限,此处未作细致讲授,细致软启动安排睹种种开闭电源软启动安排。

  MC33060 驾御电途和输入调治电途区别如下图7 和图8 所示,选MC33060 为驾御IC,其外围器件抉择此处不再赘述,参考榜样电途安排中参数抉择局限。个中比拟器1 作电压采样,比拟器2 作电流采样。输入可调电压经分压跟从后送入比拟器的负向端举动参考电压驾御电源输出巨细。

  反相延时驱动电途如下图8 所示。电途中驱动芯片采用了美邦International Rectifier(IR)公司的IR2110.它不只包含根基的开闭单位和驱动电途,还具有与外电途联合的爱惜驾御成效。其悬浮沟道的安排使其可能驱动做事正在母线V 的开闭管,其内部具有欠压爱惜成效,与外电途联合,可能便利地安排出过电流,过电压爱惜,是以不需求非常的过压、欠压、过流等爱惜电途,简化了电途的安排。

  该芯片为而输出高压栅极驱动器,14脚双列直插,驱动信号延时为ns 级,开闭频率可从几十赫兹到几百千赫兹。IR2110 具有二途输入信号和二途输出信号,个中二途输出信号中的一块具有电平转换成效,可直接驱动高压侧的功率器件。该驱动器可与主电途共地运转,且只需一块驾御电源,征服了老例驱动器需求众途断绝电源的谬误,大大简化了硬件安排。IR2110 就简便线 所示。

  图9 IR2110简便线个输出驱动器,其信号取自输入信号发作器,发作器供应2 个输出,低侧的驱动信号直接取自傲号发作器LO,而高侧驱动信号HO 则务必通过电平转换方能用于高侧输出驱动器。本体例中驱动双管需一片IR2110 即可。

  因驱动双管,且双管不行同时导通,驾御IC 输出唯有一块信号,则正在驾御IC 输出和驱动之间需列入反相延时电途,将驾御IC 输出的一块PWM 经同相和反比拟较器后,经电阻R29 和R30 的上拉区别对电容C12、C13 充电形成延时,使得两途PWM 具有对称互补性且具有肯定的死区间隔,包管主回途中两开闭管不会同时导通。正在电途中HIN 和LIN 标号端获得的波形图如下图10 所示。

  依照整流后的电压和输入电流参数,抉择IRF840 为高频开闭管,其最大耐压VDS 为500V,最大能继承的导通电流ID 为8A,满意安排恳求。做事正在高频做事形态的续流二极管通常选用速复兴的二极管,此处抉择HFA25TB60,能继承600V 的反向压降,最大导通电流为25A,且复兴韶华仅为35ns.输出局限通过两个电阻分压至电压采样电途,如下图12 所示。

  本安排给出了正在非断绝拓扑下一种安排大功率开闭电源的手法,电途构造纯粹。正在主回途中采用半桥电途代替古板的单管开闭电途,正在上管闭塞时,下管的开通能更好地包管输出续流的宁静性,且包管功率的输出。文中并未给出电感量的筹划手法,因不是斟酌核心,可依照电途中输出电流、电压和开闭管的RDS(MOSFET 管漏极和源极导通电阻)等参数来筹划,本质中应留有肯定的余量值。体例运转根基宁静,可商量运用于工业电源安排中。

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