高压软开关充电电源硬件设计.doc

《高压软开关充电电源硬件设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高压软开关充电电源硬件设计作者：赵强来源：《山东工业技术》2015年第12期        摘要：对任何的电设备来说，电源都是不可缺少的。开关充电电源替代了传统意义上笨重工频的变压电源，缩小了电源自身体积。电源控制的电子设备处于开启状态，提高整机的效率。本文主要对电源开关工作原理进行了介绍，接着对软开关技术进行了分析，最后探讨了软开关充电电源硬件设计。        关键词：开关电源；软开关；硬件设计        0引言        开关电源是一项电子化技术，其使用功率转换器实现电能间的转换，转换后的电能用来满足各方面用电的

2、需要。其较线型电源重量更轻、体积更小、效率更高，在计算机、电视机、自动化控制设备、通信设备等各领域得到广泛的应用。        1开关电源基本工作原理        开关电源有许多种形式，尤其是以调制型脉冲的宽度（PWM）最盛行，目前以该种形式开关电源的工作原理进行介绍。        主回路指由电网把能量传给负载的一种回路，其他回路则被称为控制类回路。        电网的交流电经滤波整流电路的输入，进而获得直流高波纹电压，此后经过变换功率电路，转换成满足要求的波脉动电压，再经整流形成连续直流低波纹电压。        控制

3、类回路在将开关高压T动脉冲提高的同时，要实现电压稳定输出的控制，此外还要保护负载和电源元件。其通常是由检测放大型电路、震荡时钟电路、电压脉冲转换V/W电路及自用的电压等电路组合而成。        2软开关相关技术        目前的电力电子设备发展主要趋势为轻量化。小型化，且对于装置效率和电磁的兼容问题要求更高。通常，变压器、滤波电感及电容在装置重量和体积中所占比例较大。所以，要达到装置的小型化、轻量化，就必须想办法降低他们的体积与重量。由“电路”的相关知识可知，工作效率的提高可以使变压器绕组间匝数减少，同时还可以使铁心体积

4、减小，从而让变压器往小型化发展。因此高频化电路是设备轻量化、小型化的有效途径。然而在提高开关频率的同时，增加了开关的损耗，使电路运行效率降低，增大了电磁的干扰，可以知道简单提高电源开关的频率并不能从根本上解决问题。        软开关相关技术的出现能够使这些问题得到解决，其主要利用谐振辅助转换电流的手段，解决了电路中开关的损耗及噪声等问题，大幅度提高了开关频率。        3高压软开关充电电源硬件设计        3.1主电路的选型        在开关谐振技术中适合于电容脉冲充电的是谐振串联电路，其输出结果近似看做恒流

5、源（等台阶充电），其优点为充电的效率较高，且可以保护固有的短路。因为电源的功率过大，全桥电路且高频变压器副边采取整流桥二极管整流。        3.2电路工作方式与原理        直流（经过市电整流的）电压经电路而逆变成频率较高的交流方波电，该种高频交流方波电经过高频的变压器升压，经过二极管的整流桥进而得到稳定的电流，给电容充电。        设：IGBT开关的频率为fs，谐振的频率为fr。        谐振串联变换器工作方式以fs的大小主要有三种方式：        （1）第一种方式（fsfs>fr/2）电流处于连续

6、的工作状态，实现电流为零切断。但在开通过程中，同一个桥臂的两开关有强制换流现象，所以开关的损耗和干扰较大；（3）第三种方式（fr        现对图3-1负载串联DC-DC变换器三种工作方式进行分析。        由图得出，Cr与Lr形成串联型谐振，同负载相互串联，经谐振后的电流于负载一端被整流。在输出端滤波的Cf足够大，可以认为Cf两端的电压为直流无波纹电压。若简单进行分析则可忽略谐振电路损耗过小的电阻，输出电压V0反射至整流桥输入端，用VCB表示，若IL为正值，VCB=V0，IL为负，VCB=-V0。        如果

7、开关T加导通，当IL电流为正，电流流过T+，否则，流过D-二极管；        同上，当IL电流为负，若T-导通，流过T+；否则流过D+二极管。所以，图1（a）有以下四种情况：        1.当IL>0时        T+导通：VAB=+Vd/2，VAC=Vd/2-V0；        D-导通：VAB=-Vd/2，VAC=-Vd/2-V0。        2.当IL        T-导通：：VAB=-Vd/2，VAC=-Vd/2+V0；        D+导通：VAB=+Vd/2，VAC=Vd/2+V0。      

8、  谐振槽上的电压VAC由IL电流方向和哪一开关导通来决定。上面的方程表达的4种情形可由图1（b）的等效电路表示。要引起高度的重视，采用这一电路要根据不同时间的间隔进行计算。各间隔内，应确定初始状态条件，且要把VAB和VCB看做同一直流型电压。        当