一种高压直流开关电源的研究与设计

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论艾但效率不高，其宣称5V输出的效率为80％。第二种是MicroVerter系列，有3／4砖和全砖两种，最多的输出有三路。功率在126-252W。输入电压220～400VDC，输出电压2．1～28VDC。开关频率为370kHz，有均流功能。第三种是MegaVerter系列，全砖标准封装，输入电压范围很小为360～400VDC，输出功率为400～600W，满载效率最大为91％。1．2．2国外厂商的几种专利拓扑(1)

2、tl边调节实现原边零电压开关一般的有源筘位变换器只能在某一输入电压和负载

3、范围内实现零电压丌关，这是因为用来使原边开关管实现零电压的原边谐振电流会随输入电压与负载变化而变化。雅达采用对变压器副边的连通与关断进行控制的方法，控制变压器副边对原边的反射电流。从而实现原边开关管的完全零电压开关如图1．2所示。图中变压器的原边为一般的反激式有源筘位，副边的输出整流管采用开关管s：。整流开关管s：的开通与关断通过控制电路来实现。在主管s。，开通之后的某个时间再开通，其关断在辅助管s，开通之前。通过控制S：的关断就可以控制谐振过程中副边映射到原边的电流，从而保证使原边主管s，的D．s电压谐振到零

4、之后刁开通【11。图1．2雅达的高压电源土拓扑Fig．1-2ThemaintopologyofASTECinhighvoltagepowersupply(2)零电流开关正激变换器图1-3是VICOR所采用的高压电源拓扑，这种电路与一般正激变换器的区别是在续流二极管上并了一个电容。副边输_d．竺兰鎏二些尘兰三兰竺：兰兰芝兰出电感很大，流过其上的电流可以看作恒流。利用变压器副边的等效电感与该电容谐振，使原边开关管在开通与关断时，流过开关管的电流为零或接近零。这种谐振电路的特点是不会反向，即电容上的电压不会反向，减少

5、了一般谐振电路的损耗。这主要在于该电容两端并联二极管的存在，当电容两端电压到零时二极管导通续流。这种电路关键是谐振时间常数LC的选择，要求在原边开通时间内正好完成半个周期的谐振。因此在不同负载、不同输入电压时不能完全做到真正的零电流丌关，但电流还是谐振式的上升与下降，相对于常规正激变换器原边电流开关时的突变，损耗与噪声都要小很多‘21。＆2”一：F翻fLⅥI图1-3怀格的高压零流主拓扑Fig．1—3ZCStopologyofVICORinhighvoltagepowersupplyf3)SlJ边有源箝位图1．4

6、是VICOR的另一种主拓扑，这种电路在变压器的副边增加了一个有源复位电路：副边电容与开关管串联。在原边开关管开通时，副边开关管关断，这时同于一般的正激电路传送能量；当原边开关管关断后，副边开关管开通，变压器的励磁电流通过副边电容释放，将变压器的原副边电压箝位在一个固定值，同时副边电感与电容谐振反馈到原边能够为原边开关管实现零电压开通【31。研究发现，副边有源箝位的方法对变压器副边绕组的漏感有很好的箝位作用，可以减小输出电路的损耗，但这样却不能箝住原边的漏电感，因此原边开关管的关断尖峰会较大。为了保证开关管在高压

7、输入的情况下不会过电压击穿，通常要在开关管两端并联RC吸收电路来抑制电压尖峰，但效率会有影响。f41有源箝位正反激组合变换单个变换器有时候不能满足输出高电压、大电流、大功率的应用场合，这时就需要用到组合变换器，组合变换电路是竺至鎏：兰盔兰三兰堡．!耋堡丝兰在单个变换器的基础上进行串联、并联、串并联组合而成。LAMBDA的模块采用的是有源箝位正反激组合变换器，原边的箝位为反激式，接两个变压器的原边，如图1-5所示。在主丌关VT。丌通时，通过变压器T。整流管VD，传送能量；辅开关管VT：开通时通过变压器T102整流

8、管VD：传送能量【4l。在一个工作周期内，讵激、反激变换器近似互补向负载供电，副边无需滤波电感也能够保证小的输出纹波，同时无需另接续流二极管。由于采用两个变压器结构传输功率可以做的较大。圈1．4怀格的副边箝位电源主拓扑Fig．1-4SecondarywiringclamptopologyofVlCORinhighvoltagepowersupply一目Tm坚茸{≯”lJ孓c。=墨RoI}一l12一一卜≥Ⅷ2Lr、．1图1-5LAMBDA的有源箝位主电路拓扑Fig．1·5Theactiveclamptopolog

9、yofLAMBDA坚!：篓三些奎兰三兰堡圭兰竺篓三1．2．3高压直流电源与低压直流电源的指标区别尽管高压输入模块电源没有统一的标准，但各制造商与客户都有自己的检测标准，不同的标准各项指标要求都差不多。F面将高压输入与低压输入模块电源的技术要求不同处做一比较：输入电压范围：高压模块输入电压在110VDC以上；低压模块为72V以下。输出电压稳定度；高胍模块的源效应、负载效应、稳压精度要求都