功率主电路
本电源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”变换的结构,主要由输入电网功率电感EMI滤波器、输人整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、输出整流滤波电路等几部分组成,如图2所示。
图2 功率主电路原理图
其基本工作原理是:交流输入电压经EMI滤波、整流滤波后得到直流电压,通过高频逆变器将直流电压变换成高频交流电压,再经高频变压器隔离变换,输出所需的高频交流电压,最后经过输出整流滤波电路,将高频变压器输出的高频交流电压整流滤波后得到所需要的高质量、高品质的直流电压。如图3所示为交流输入电压到最后输出所需直流电压的各环节电压波形变换流程。
图3 功军主回路的电压波形变化
本开关电源采用半桥式功率逆变电路。如图2所示,输入市电经EMI滤波器滤波,大大减少了交流电源输入的电磁干扰,并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两点问。P、N之间接人一个小容量、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一体电感器制作相等的电容CA1和CA2代替。在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度,CA1和CA2往往采用的是由多个等值电容并联组成的电容组。C A1、CA2 的容量选值应功率电感厂在电源体积和重量允许的条件下尽可能的大,以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。CA1 和CA2 在这里同时起到了静态时分压的作用,使Ua =Uin/2。
在本电源的设计中,采用IGBT来作为功率开一体成型电感器工厂关器件。它既具有MOSFET的通断速度快、输入阻抗高、驱动电路简单及驱动功率小等优点,又具有GTR的容量大和阻断电压高的优点。
在IGBT的集射极间并接RC吸收网络,降低开关应力,减小IGBT关断产生的尖峰电压;并联二极管DQ实现续流的作用。二次整流采用全波整流电路,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。