5KW低耗高稳定电源模块综述(二)
日期：2010-12-27 14:09:36 点击：
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四、驱动电路
IGBT的门极驱动电路密切地关系到其静态和动态特性。门极电路的正偏压UGS、负偏压－UGS和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态电压，开关时间，开关损耗，承受短路能力以及dv/dt等参数均有不同程度的影响。
设计驱动电路的一些注意事项如下：
1）连线长度应尽量减少与IGBT模块各管脚的连线长度，尤其是门极引线的长度。如果实在无法减少其长度，可以用小磁环或一个小电阻与门极串联。这两个元件应尽量靠近模块门极，它们可以消除寄生震荡电流传感器(current sensor)。
2）精心布局器件尽量作到完全对称，连线尽量同长度并且尽量减短加粗，尽可能用多股绞线。
3）泄放电阻在IGBT的门极与源极之间，应加11kΩ的泄放电阻。
4）正偏电压UGS的影响当UGS增加时，开通时间缩短，因而开通损耗减少，UGS的增加虽然对减小通态电压和开通损耗有利，但是UGS不能随意增加，当增加到一定程度后，对IGBT的负载短路能力以及dv/dt有不利影响，本电路采用UGS=15V。
5）负偏电压－UGS的影响负偏电压是很重要的门极驱动条件，它直接影响IGBT的可靠运行。过高的dv/dt会产生较大的位移电流，使门极源极之间的电压上升，并超过IGBT的门极阈值电压，于是产生一个较大的漏极脉冲浪涌电流，过大的漏极浪涌电流会使IGBT发生不可控的擎住现象，为了避免IGBT发生这种误触发，可在门极加反向偏置电压，本电路加－UGS=－12V。
6）门极电阻的影响门极电阻选用的原则为，在开关损耗不大的情况下，应选用较大的门极电阻，但当门极电阻增加时，IGBT的开通与关断时间增加，进而使每脉冲的开通能耗EON和关断能耗EOFF也增加，所以综合考虑本电路采用51Ω。
图2功率变换部分电路图
5kW高稳定度电源模块概述
五、功率变压器
功率变压器是开关电源的“心脏”，它的选材、计算及绕制方法等，将关系到所设计开关电源的成败及性能的好坏，必须给予高度重视。无论是处于主充还是浮充状态，当电网输入电压最低，稳压电源输出满载时，变压器必须仍能满足稳压系统的正常工作。
六、滤波电路输出电感的设计
设计一个合理的输出电感，不仅可以使开关电源的体积减小，节约原材料，使之具有市场竞争力，而且更重要的是，它既可以存储能量，以便在开关功率管截止或“死区”时间内，能够给负载提供连续不断的电流；又能使输出的直流电压更平滑，使输出电压纹波能够达到比较理想的指标。为了使滤波效果显著，可以增加线圈的匝数，为了减少热效应和趋肤效应，线圈绕制时采用多股铜线并绕或采用紫铜带绕制，层与层之间用0.1mm厚的高强度聚脂薄膜绝缘。所有绕组均要紧密绕制并做浸漆处理。7最大电流法自动均流电压传感器,(voltage sensor)。
本电源可以多机并联同时运行，并联方式采用自动设定主电源模块和从电源模块的方式，即在N个并联的模块中，输出电流最大的模块，将自动成为主模块，而其余的模块则为从模块，它们的电压误差依此被整定，以校正负载电流分配的不均衡，又称为“自动主从控制法”。具体实现由单片机部分来完成，如图3所示。
在图3中，均流母线上的电压Ub反映的是并联各模块中的最大值。由于二极管的单向性，只有对电流最大（电压最高）的模块，二极管才导通，a点电压方能通过它与均流母线相连。设正常情况下，各模块分配的电流是均衡的。如果某个模块电流突然间增大，成为N个模块中电流最大的一个，于是其输出电压最高，该模块便自动成为主模块，其它各模块成为从模块，这时候，Ub=Uimax，而各从模块的Ui与Ub(即Uimax)比较，通过调整放大器调整基准电压，自动实现均流。需要说明的是，由于二极管总有正向压降，因此，主模块的均流会有误差，而从模块的均流则是较好的霍尔传感器,Hall sensor。
八、设置保护
开关电源在工作中，尤其是大功率的，当有异常现象发生时，能否实现自身保护，将决定它的可靠性和是否具有适用性。本电源设有输入过压、输入欠压、输出欠压、温度、及过流保护。各种保护均通过单片机进行分析处理，大大提高了保护动作速度，从而避免了采用模拟电路实现保护所造成的动作速度慢的问题，电源的可靠性就自然而然地提高了。此种保护模式，很容易解决主逆变桥共态导通的问题。有故障时，保护动作，电源没有输出，当故障消失后，电源自动恢复工作保险丝(converter, resettable fuse)。
九、主要技术指标
交流输入电压三相380（120％）V50Hz不分相序
输出直流电压0～300V
输出直流电流0～20A
稳压稳流精度≤0.01％
效率≥95％
运行方式100％连续
十、结语
通过采用IGBT功率模块研制的大功率开关电源，不仅电源体积减小，电路简单，而且成本下降、性能可靠、维护方便、操作简单电流变送器、电压变送器。
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