電源的基本方案
　　
三相380V/50Hz交流電經過EMI電磁兼容裝置，進行橋式整流，再經過逆變和變壓
，然後再整流、濾波、儲能，最後進行電壓斬波，輸出單向脈衝電壓。本電源設計分兩部分：前級的開關電源和後級的斬波。脈衝電源電路工作原理框圖如圖1所示。

圖1：脈衝電源電路工作原理框圖

開關電源部分的設計要點

開關電源部分原理
　　
主電路由EMI電磁兼容裝置、整流電路
、逆變電路、高頻變壓器、高頻整流及高頻濾波電路組成;控製電路由電流
、電壓雙閉環組成，電流環為內環
，電壓環為外環;保護電路設置有初級最大電流限製，輸出過流、短路保護，最高輸出電壓限製。

基本要求
　　
脈mai衝chong開kai關guan電dian源yuan除chu應ying具ju有you一yi般ban電dian源yuan的de要yao求qiu外wai，還hai要yao求qiu短duan時shi輸shu出chu功gong率lv大da，動dong態tai特te性xing好hao
，效xiao率lv高gao

，並bing在zai大da功gong率lv脈mai衝chong輸shu出chu情qing況kuang下xia能neng穩wen定ding可ke靠kao地di工gong作zuo。

開關電源的設計
　　
(1)高頻化該電源輸出最大平均容量為峰值電流1000A，電壓30V，占空比10%
，即3kW。基ji於yu對dui脈mai衝chong開kai關guan電dian源yuan的de實shi際ji要yao求qiu，宜yi采cai用yong高gao頻pin技ji術shu方fang案an，同tong時shi選xuan取qu全quan橋qiao逆ni變bian的de拓tuo撲pu形xing式shi，提ti高gao頻pin率lv是shi實shi現xian小xiao型xing化hua的de重zhong要yao途tu徑jing
，它ta能neng減jian少shao功gong率lv變bian壓ya器qi的de體ti積ji和he濾lv波bo電dian感gan量liang，而er輸shu出chu電dian感gan是shi影ying響xiang動dong態tai響xiang應ying的de重zhong要yao因yin素su。高gao頻pin化hua還hai是shi改gai善shan動dong態tai響xiang應ying的de重zhong要yao措cuo施shi
，電dian源yuan調tiao整zheng的de速su度du隨sui頻pin率lv提ti高gao而er加jia快kuai。從cong而er達da到dao迅xun速su穩wen壓ya的de目mu的de。

(2)容量小型化由於占空比D較小
，例如:D=0.1
，則ze峰feng值zhi電dian流liu將jiang為wei平ping均jun電dian流liu的de十shi倍bei。若ruo按an峰feng值zhi電dian流liu設she計ji則ze不bu難nan實shi現xian，但dan電dian源yuan體ti積ji龐pang大da，不bu經jing濟ji。若ruo按an平ping均jun電dian流liu設she計ji，則ze對dui電dian源yuan要yao求qiu十shi分fen苛ke刻ke

，既ji要yao求qiu電dian源yuan小xiao型xing可ke靠kao
，又you要yao求qiu電dian源yuan在zai負fu載zai突tu變bian的de過guo程cheng中zhong不bu能neng產chan生sheng過guo大da的de壓ya降jiang。對dui於yu供gong電dian電dian壓ya為wei2～30Vd.c.，峰值電流IP=1000A
，D=0.05～0.1，需平均電流ICP=50A～100A的開關電源，若按照平均電流來設計，則有以下難題：
①電源在毫秒級時間內突然加上十倍平均電流時將會發生過流保護;
②電源在毫秒級時間內提供不了峰值電流時將會發生輸出跳變，即突降過程。

本裝置采用1.5倍平均電流設計，保證開關電源有足夠的裕量，同時
，適當增加電源的能量供給能力。
　　
(3)高的電壓反饋增益電源應有足夠高的電壓反饋，提高電源的動態特性，保證脈衝輸出電壓的平穩。
　　
(4)增大開關電源輸出電壓保持能力問題
　　
由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)工(gong)作(zuo)在(zai)大(da)脈(mai)衝(chong)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)下(xia)，電(dian)源(yuan)至(zhi)少(shao)要(yao)經(jing)過(guo)若(ruo)幹(gan)個(ge)周(zhou)期(qi)的(de)調(tiao)整(zheng)才(cai)能(neng)穩(wen)定(ding)過(guo)來(lai)，並(bing)要(yao)耐(nai)受(shou)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)而(er)不(bu)至(zhi)於(yu)保(bao)護(hu)動(dong)作(zuo)，為(wei)了(le)減(jian)小(xiao)衝(chong)擊(ji)帶(dai)來(lai)的(de)異(yi)常(chang)(尖峰，下降等)，宜在負載端設置儲能電容。
　　
設計方法如下：

電容中儲存的能量為：
EC=0.5C0U2
　　
在輸出峰值功率P0P作用下

，開關電源輸出功率為PO1時
，維持輸出方波寬度TON，輸出電壓變化ΔU=U1-U2，電容儲存的能量如下式所示：
0.5C0(U12-U22)=(P0P-PO1)×TON
由上式求得儲能電容C0:
C0={2(P0P-PO1)×TON}/(U12-U22)
同時
，儲能電容必須選用ESR小
，高頻性能好的電解電容。
　　
(5)jiarunibianqiaodeguoliuxianzhijianyukaiguandianyuanshuchudianrongliangtebieda
，kaijishunjianhemaichongshuchushi
，nibianqiaoxuyaochengshoutebiedadechongjidianliu，dangnibianqiaojiarudanzhouqiguoliuxianzhihou，nenggouyouxiaodibaozhengnibianqiaodegonglvqijianbuhuichaoguoshejidianliuzhi，erdadatigaolekaiguandianyuandekekaoxing。

設計思路
　　
以SG3525PWM芯片為核心進行控製係統的設計。通過用CD4017B芯片進行8分頻
，對輸出最大占空比進行限製。主電路采用場效應管並聯。電壓斬波控製原理圖如圖2。

圖2：電壓斬波控製原理圖　　

主電路的選擇
　　
因為主電路為電壓斬波，存在著大電流的衝擊
，為此，本裝置采用場效應管並聯。選IR公司的產品FB180SA10比較適合，它的VDSS=100V
，RDS(ON)=0.0065Ω，ID=180A(TC=25℃)或120A(TC=120℃)，同時
，它用絕緣TO?227封裝
，易於並聯
，內部電感量低。本裝置選用12隻並聯。4.3控製與保護SG3525原理框圖如圖3所示。其具有5.1V溫度係數為1%的基準穩壓電源，誤差放大器
，頻率為100Hz～400kHz(其值由外界電阻Rt，電容Ct決定)的鋸齒波振蕩器，軟啟動電路，同步電路，關閉電路
，脈寬調製比較器
，RS寄存器及保護電路。

圖3：SG3525原理圖　　

利用SG3525的誤差放大器的1腳和2腳對輸出進行占空比的調節;在zai實shi際ji調tiao試shi過guo程cheng中zhong發fa現xian
，由you於yu占zhan空kong比bi較jiao小xiao，電dian壓ya比bi較jiao器qi輸shu入ru電dian壓ya可ke以yi調tiao節jie的de範fan圍wei特te別bie小xiao，調tiao試shi非fei常chang困kun難nan，為wei此ci特te別bie設she計ji了le分fen頻pin線xian路lu即ji利li用yongCD4017B十進製計數芯片及其外圍線路對SG3525的4腳振蕩器輸出信號進行8分頻
，利用SG3525的10腳關機功能，封鎖SG3525的4腳輸出信號8個中的6個
，使11和14腳各有1個脈衝輸出，見圖4、圖5。因為11腳最大占空比為48%左右，則分頻後實際輸出占空比最大為12%左右，最小占空比通過R7來確定。本部分的保護采取單周期限流保護，以場效應管的柵源電阻為采樣信號，當電流超過限定值時
，通過SG3525的10腳將該周期驅動信號關斷

，達到單周期保護。

圖4：SG3525的4腳與11腳正常情況下的波形圖
　

圖5：CD4017B及外圍線路輸入與輸出的仿真圖　

仿真與試驗
　　
圖4給出了SG3525沒有分頻時
，振蕩器輸出(4腳)CH1與PWM輸出(11腳)CH2的對應關係。由圖中可以清楚地看出振蕩器輸出脈衝出現在PWM脈寬的前後側各一個，其脈寬約在5μs～10μs，這個時間足夠CD4017B完成動作。圖5給出了CD4017B及外圍線路輸入輸出仿真圖。由圖5我們可以清楚看出CLK端輸入頻率1kHz脈寬為5μs的脈衝時，輸出OUT即D5～D9的陰極的波形與設計是相符的。經過濾波後，到達SG3525的10腳波形是比較規整的。為分析方便
，同時給出了相關引腳的時序圖。同時，采取CLK上升沿翻轉
，保證了控製時序的正確，采用封鎖6個脈衝，避免了幹擾和初始狀態對輸出的PWM波形的影響。

該gai裝zhuang置zhi投tou入ru運yun行xing後hou
，經jing過guo將jiang近jin一yi年nian的de現xian場chang檢jian驗yan，證zheng明ming運yun行xing穩wen定ding可ke靠kao

，各ge項xiang技ji術shu指zhi標biao達da到dao了le設she計ji要yao求qiu，提ti高gao了le電dian鍍du產chan品pin質zhi量liang，節jie省sheng了le電dian鍍du時shi間jian，完wan全quan滿man足zu該gai項xiang工gong藝yi要yao求qiu。