HT-220/10高频开关电源的研制
ht-220/10高频开关电源的研制
摘要：使用无损吸收电路，能够提高硬开关pfc的工作频率，并降低开关损耗。应用全桥移相软开关技术，实现了dc/dc变换器的大功率输出。通过应用这两种技术，研制hf220/10型高频开关电源。
关键词：无损吸收pfc变换器zvs?fb
1前言
目前，在我国的变电站、发电站等使用直流电的场合，普遍都是采用相控电源。体积大、效率低、性能指标差等是这种电源的缺点。随着高频开关变换技术的发展，这种缺点变得日益突出了。特别是近年来，器件和电能变换技术的发展，促使高频开关电源走向小型化、重量更轻、效率更高。西安华腾光电有限责任公司正是顺应这一历史潮流开发出了ht?220/10型高频开关电源。
ht?220/10型高频开关电源是专为分合闸继电器动力母线设计的直流电源。该型号系单相ac220v（±15％)输入，dc286v/10a输出的高性能稳压电源。其输入采用无损吸收、pfc校正电路，直流变换部分采用最新的全桥移相软开关技术（zvs?fb)。这两项技术的应用，使本机具有较高的效率，功率因数≥0.99，thd≤5％，效率≥92％。
图1pfc主电路原理图
2无损吸收pfc电路
如图1所示的无损吸收pfc主电路的原理图。图中b1为整流桥，l1为pfc升压电感，d1为隔直二极管，s1为开关管，c1，c2，d2，d3和d4，l2组成无损吸收网路，c3为输出滤波电容。具体分析过程如下：当s1断开前，c2中的能量通过d5及l2转移到了c1中，c2的电压降至0。c1的极性如图1所示。当s1断开时，c2上开始为零电压，l1中的电流通过d3给c2充电，直到d1导通为止。并且c2的电位通过d4、d5箝位到输出电压。同时c1通过d2向负载放电，能抑制s1漏极上电压的上升时间，从而充分地保证s1关断在零电压状态下。当s1合上时，c1的左端通过s1接地，电容c2上的电荷通过d5、l2转移到c1中。当开关再次关断的时候，重复上述过程。
3dc/dc变换器电路
ht?220/10型电源的直流变换部分采用zvs?zcs?fb技术，其具体的主电路如图2所示，图中s1～s4为开关管，带反并联二极管，c1为隔直电容，lr为谐振电感，l为输出滤波电感，c0为输出滤波电容，r为负载，其中s1、s2为超前桥臂，s3、s4为滞后桥臂。其基本工作电压波形如图3所示。图中ip＊为传统的zvs?fb变换器的原边电流波形，ip为zvs?zcs?fb变换器的原边电流波形，图3中的ics1为zcs电路中电容的充放电波形。
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图2dc/dc主电路原理图
图3zvs?zcs?fb变换器波形图
4监控单元本机监控的实现比较简单，显示单元部分使用3位led和led光柱，电压显示用led数字显示，电流显示用20位的led光柱。当满载输出时，20位led全部点亮，d/a采样选用ti公司的til561710位d/a转换器，中央控制器单元采用89c52单片机对各单元进行协调控制。其数字电路部分如图4所示。
图4数字电路图
5整机接口
本机的对外接口分为交流输入接口，直流输出接口和控制接口，而且所有的接口为直接插拔方式。控制接口包括rs485总线，模拟电压外控，电流外控和报警接口。交流输入有软起动电路防止电网浪涌电压，直流输出隔直二极管，防止电流倒灌。控制接口也包括防短路保护电路，以避免在插拔过程中产生瞬态电压烧坏器件。
6结语
从以上可知，ht?220/10型单机输入高频开关电源的基本特点如下
（1）输入采用无损吸收的有源pfc，不但使本机
变换具有较高的效率，而且使输入功率因数可达到0?99；
（2）dc/dc变换部分采用zvs?zcs?fb结构，提
高了整机效率，降低了开关损耗；
（3）本机配置了简单的cpu控制单元使模拟控
制和数字控制相结合，有利于用户的方便使用；
（4）输入、输出和控制的插拔接口，方便了用户更
换电源模块。
总之，ht?220/10型电源的小型化，高效以及方便可靠是本电源的几大特点。10a模块体积仅为370mm×110mm×200mm。
参考文献
1叶治政.开关稳压电源.第一版.北京：高等教育出版社,1988
2张占松,蔡选三.开关电源的原理与设计.中国电子工业出版社,1998
3叶慧贞,杨兴洲.新颖开关稳压电源.北京：国防工业出版社,1999
4苏开才,毛宗源.现代功率电子技术.北京：国防工业出版社,1995
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