2012新版一種寬輸入雙管反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

1、根據(jù)《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)研制技術(shù)協(xié)議》的規(guī)定，接入太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池陣列在最強(qiáng)光照的情況下的開(kāi)路電壓將不能超過(guò)750V，最低不低于120V。本文介紹的開(kāi)關(guān)電源就是在120～750V的輸入電壓范圍內(nèi)能穩(wěn)定地輸出，從而使太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能在協(xié)議規(guī)定的輸入范圍內(nèi)穩(wěn)定地為低壓控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)器以及LCD供電，并使系統(tǒng)可靠地工作。1電路拓?fù)浔驹O(shè)計(jì)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，當(dāng)VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，DC電源和變壓器初級(jí)組成回

2、路，變壓器初級(jí)的電流上升，變壓器的磁通密度從初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw，并將能量存儲(chǔ)在變壓器中，這時(shí)，由于次級(jí)的二極管VD3的截止作用，使得變壓器不能向次級(jí)傳送能量；而當(dāng)VT1和VT2同時(shí)關(guān)斷的時(shí)候，由于反激的作用，變壓器初級(jí)的電壓反向，鉗位二極管VD1和VD2導(dǎo)通，以把原邊繞組的反激電壓和開(kāi)關(guān)管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時(shí)，存儲(chǔ)在變壓器的能量一部分向副邊傳遞，另一部分通過(guò)鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時(shí)間內(nèi)，變

3、壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，VT1和VT2又同時(shí)開(kāi)通，以進(jìn)入下一個(gè)周期。整個(gè)電路通過(guò)連續(xù)地開(kāi)關(guān)VT1和VT2，就可以得到穩(wěn)定的直流輸出。由于實(shí)際電路的分布參數(shù)以及開(kāi)關(guān)管VT1和VT2的屬性并非完全相同，所以，VT1和VT2不是完全同時(shí)開(kāi)關(guān)。當(dāng)VT1先關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)T1、VT2和VD2組成回路續(xù)流，而當(dāng)VT2關(guān)斷時(shí)，變壓器儲(chǔ)存的能量將向次級(jí)傳送；同理，當(dāng)VT2先關(guān)斷，變壓器初級(jí)T1、VT1和VD1將組成回

4、路續(xù)流，并當(dāng)VT1關(guān)斷時(shí)，變壓器存儲(chǔ)的能量向次級(jí)傳送。與一般采用單管加控制芯片的開(kāi)關(guān)電源不同的是，本設(shè)計(jì)采用了上下兩個(gè)MOSFET，這樣做的目的一是可以降低每個(gè)開(kāi)關(guān)管上承受的電壓，二是兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不需要采用兩個(gè)控制芯片來(lái)控制，而只用一個(gè)PWM波就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷。圖2所示是本設(shè)計(jì)的主電路圖，圖中，D1和D2主要防止由于反激電壓串入DC電源引起DC電壓波動(dòng)，R1和R2取值相同，C1和C2的容值屬性均相同，這樣一方面可以平衡

5、C1和C2上的電壓，另一方面可以降低C1的C2的耐壓。VT1和VT2共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，故可實(shí)現(xiàn)同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷。R3為采樣電阻，該主電路采用的是峰值電流控制模式。VT4的作用主要是外加保護(hù)。輔助繞組的設(shè)計(jì)主要是為控制電路供電。次級(jí)整流二極管后加π型濾波器的效果要比只用電容濾波更好，R4為假負(fù)載，主要是防止開(kāi)關(guān)電源的空載。R5，R6，tl431，pc817和R7共同組成反饋電路。供電，這樣，在比較器的1腳或7腳就會(huì)產(chǎn)生低電平，Q5由于基級(jí)電

6、壓過(guò)低而截止，線(xiàn)性光耦U5的發(fā)光二極管不能發(fā)光。這時(shí)，由于Q4S接到輸出儲(chǔ)能電容上，Q4C和Q4S不能組成通路，所以，加在Q4管的GS間的電壓Ugs為零，開(kāi)關(guān)管Q4關(guān)斷，電源不能向后面負(fù)載供電，從而實(shí)現(xiàn)欠壓和過(guò)壓保護(hù)功能。3電路變壓器的設(shè)計(jì)采用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管串聯(lián)不會(huì)影響主電路中變壓器的設(shè)計(jì)，故可根據(jù)《開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南》中相關(guān)介紹來(lái)計(jì)算變壓器參數(shù)，本設(shè)計(jì)選用TDK公司的PC40EE25高頻磁性材料作為鐵芯，變壓器的參數(shù)計(jì)算如下：根據(jù)反激式變壓