1、引言
随着电子技术的高速发展,电子设备的种类与日俱增。任何电子设备都离不开可靠的供电电源,对电源供电质量的要求也越来越高,而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。
图1功率主电路原理图
2、功率主电路
本电源模块采用半桥式功率逆变电路。如图1所示,三相交流电经EMI滤波器滤波,大大减少了交流电源输入的电磁干扰,同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N两点间。P、N之间接入一个小容量、高耐压的无感电容,起到高频滤波的作用。半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似,只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1和C2代替。在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度,C1和C2往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。C1、C2的容量选值应尽可能大,以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。由于对体积和重量的限制,C1和C2的值不可能无限大,为使输出电压的纹波达到规定的要求,该电容值有一个计算公式,即:
式中,IL为输出负载电流,VL为输出负载电压,VM为输入交流电压幅值,f为输入交流电频率,VU为输出的纹波电压值。
这是一个理论上的计算公式,得到的满足要求的电容计算值比较大,实际取的电容应尽量大一些,由于输出端电压较小,也可以在二次整流滤波时加大电容,这样折算到该公式的电容值也不小。C1和C2在这里实现了静态时分压,使VA=Vin/2。
当VT1导通、VT2截止时,输入电流方向为图中虚线方向,向C2充电,同时C1通过VT1放电;当VT2导通、VT1截止时,输入电流方向为图中实线方向,向C1充电,同时C2通过VT2放电。
当VT1导通、VT2截止时,VT2两端承受的电压为输入直流电压Vin。IGBT的集-射极间并接RC吸收网络,降低开关管的开关应力,减小IGBT关断产生的尖峰电压;并联二极管实现续流的作用。二次整流采用单相桥式整流电路,通过后续的LC滤波电路,消除高频纹波,减小输出直流电压的低频振荡。LC滤波电路中的电容由多个高耐压、大容量的电容并联组成,以提高电源的可靠性,使输出直流电压更加平稳。