300W零电流型准谐振直流电源设计

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1、5电力电子技术62000年第3期2000.67300W零电流型准谐振直流电源设计Designof300WZCSQuas-iresonantDCConverter西安空军电讯工程学院任天良郑利军姜燕赵伟光(西安710077)摘要:分析了半桥结构半波模式零电流谐振型直流变换器的理论模型,给出了谐振元件的计算方法,设计出用于短波通信装备的准谐振式直流开关电源,并给出了测试和应用结果。Abstract:ThispaperanalyzesthetheoreticalmodelofZCSquas-iresonantDCconverterwithhal-fbridgetopologyandh

2、alf-wavemode,andgivesthecalculatingmethodofresonantelements.Thequas-iresonantDCswitchingpowersupplyforshort-wavecommunicationequipmentisdesigned,andthetestingandapplicationresultsarealsogiven.叙词:直流变换器谐振/零电流开关准谐振半波模式Keywords:DCconverter;resonance;ZCS;quas-iresonant;half-wavemode1前言高电平,电源经过VQ1

3、、L0和主变压器向C0充电。由于L0、C0构成了串联谐振环节,因此充电电流I软开关技术不仅具有减少开关损耗、提高电源按照谐振规律变化,从零上升到最大值再降至零,形工作频率、减小电源体积等优点,而且电磁污染比硬成电流I的上半周期。设计VQ1的开通时间大于开关方式小,适合用于对电磁污染指标要求严格的或略大于一个谐振周期,就可以实现VQ1零电流开场合。当在通信电台中使用开关电源时,软开关方关。VQ2的工作过程与VQ1基本相同,形成电流I式是合适的选择。本文设计的电源用于军用短波通的负半周,U4是谐振电容C0上的电压。显然,为了信电台,选择了零电流开关方式。保证零电流开关,VQ1、VQ

4、2必须有固定不变的导通2工作原理时间,输出稳压只能依靠改变开关频率来实现。零电流准谐振方式有全波和半波两种工作模3主电路定量分析式,其中半波模式电路简单,谐振过程中无能量的反在谐振电流I的正半周期间,图1电路可从变向传输,因而损耗小于全波模式。本设计选择了半压器次级等效为图3。图中Uc3是U3在次级的等波模式和半桥电路结构。主电路原理如图1所示。效电压,Lc0是L0在次级的等效电感,Ic是初级电流主电路工作过程如图2所示。I在次级的等效值,VD代表VD1、VD2中的导通者,VDc则表示续流时的VD1和VD2。通常滤波电感L较大,在一个开关周期中,其电流波动不大,因此可将其等效为

5、一个等于输出电流的恒流源,并假设满负荷时开关管开通瞬间C0的电压U4已降至零。图1主电路原理图图3等效电路根据工作过程,图3可分为四种工作模态:(1)t

6、术62000年第3期2000.6上升部分,则上升部分转入C0,对C0充电,谐振过程图4d是理论分析谐振工作波形。由波形可见,开始,电流Ic继续上升至最大再降至零,完成一个谐完成一个开通过程所需时间近似为一个谐振周期,振周期。在t3时刻,开关管关断,进入模态(4),等因此该电路的最高开关频率应为谐振频率的一半。效电路如图4c所示。4电路设计(4)t3

7、变比n=8。考虑死区时间、输出整流及主变压器造成的电压损失,取n=7.5。选取谐振频率f0=500kHz,则控制频率为fc=250kHz,由此可得C0=0.52LF;2Lc0=0.19LH;L0=n@Lc0=11LH;Imax=9.6A。实际电路中,C0是由五个聚丙稀无感电容并联而成,L0是由主变压器漏感提供的,开关管选用IRF450,其允许峰值电流为14A,在100e时可连续运载8A的电流。4.2控制与驱动电路控制电路采用摩托罗拉谐振电源控制器MC33066,图5是其内部框图,图6为外围电