隨著電源技術的發展,高頻開關電源的控制已經從最初的模擬電路逐漸發展到微處理器、DSP等高集成度的控制器件。這些器件體積小,精度高,但開關電源中的電磁干擾和輻射比其他通信器件中的強,這對輔助電源提出了更高的要求。本文闡述了高頻開關電源中輔助電源的工作特性和波形,并根據實驗數據著重分析了高頻開關電源設計和參數選擇中應注意的問題。
一、高頻開關電源的干擾
目前,所有智能開關電源都配備了內部微處理器或DSP,用于內部監控和通信。微處理器芯片對電源的要求很高,要求幅度相當穩定,不能有大尖峰和毛刺造成電磁干擾。而且要求輔助電源的交流適應性比整流器的正常工作范圍更寬。當整流器接入交流輸入電源時,監控部分必須先正常工作,并進行自檢和各種情況的檢測,以確定整流器能否啟動。在交流電壓極高或極低的情況下,雖然整流器已經停止工作,但監控部分仍需正常工作,以維持正常的監控和通信。
一些電源產品在運行過程中被無故復位。在設計大功率開關電源的輔助電源時,分析表明,在不同交流輸入電壓和不同負載條件下,輔助電源存在交流適應范圍窄、負載能力低、工作波形不穩定且極不對稱、偏磁和電磁干擾嚴重等諸多問題。
一般的開關整流輔助電源的工作原理是:將輸入的交流電整流成高壓直流電,再由變換器電路轉換成低壓高頻方波,再由整流濾波電路變成系統所需的穩定低壓直流電。一般由三端穩壓器穩壓,高頻變頻驅動脈沖控制回路的電壓反饋信號由DC輸出提供。功率變換主電路上的串聯電阻作為電流反饋信號被采樣,功率變換管的驅動脈沖由UC3844等控制芯片及其外圍電路產生。
(注:交流低壓是輔助電源開始工作時最低輸入電壓的測量值)
可以看出,在低交流輸入電壓、無電流反饋的情況下,輔助變壓器無法正常工作,其波形的脈寬不一,有的寬有的窄,示波器無法穩定掌握波形。電流反饋,波形的脈寬也有寬有窄,占空比達到47%,而UC3844的最大占空比只有50%。如果負載增加,輸出電壓將降低。
如何使輔助電源在交流輸入的上下限電壓下穩定工作,如何使輔助電源所帶的負載在空載到過載的整個范圍內穩定正常工作,都是難點,這涉及到幾個技術問題:功率器件的耐壓和過載能力;高頻變壓器的設計:脈沖控制回路參數的選擇。第二,解決方案
通過一些理論分析和實驗探索,技術人員對輔助變壓器和控制電路進行了相應的改進,最終解決了這一問題。解決辦法是調整輔助變壓器的匝數比,改變一次側的匝數Np,降低一次側和二次側的匝數比,使低壓時的占空比降低,遠小于UC3844規定的45%的上限;在對UC3844電流反饋環節的RC濾波網絡參數進行調整后,通過多次實驗,最終得到了理想的參數,并增加了濾波電容。在相同條件下再次測試輔助變壓器的相同次級繞組。
從這四個波形可以看出,改進后的輔助電源無論是交流輸入極高或極低(且啟動工作電壓比以前低),還是空載或重負載條件下,工作波形都比以前更穩定,脈寬對稱,更平衡,帶載能力明顯比以前好。與低輸入電壓相比,改進后的占空比比改進前降低了7%,表明輔助電源的輸出電壓能夠保持穩定,帶載能力明顯強于改進前,輔助電源的改進取得了顯著的效果。
三。經驗總結
在改進輔助電源的過程中,技術人員從多個方面入手,包括改變電壓反饋回路的PI調節參數,改變脈沖頻率,增加二次整流后的濾波電容等。但沒有找到問題的根本原因。在交流輸入高低壓、輕載和過載條件下,輔助電源的波形仍然抖動嚴重,DC輸出電壓不穩定。在調整UC3844的電流反饋鏈路的RC濾波器網絡參數時,也進行了許多實驗來尋找更合適的匹配參數。因此,
陜西雷能電源,陜西開關電源,陜西電源模塊