【導讀】本文介紹的開關電源即適合單相供電，也適合三相供電。是如何設計做到的呢？ zhuyaoshigaishejizhongdezhengliudianlucanshushianzhaodanxiangsheji
，duiyusanxianggongdianjiuzengjialewendingxing。jiejuekaiguandianyuanyingongdiandianyuanjuxiandemaodundetongshi，haikeyishixiandanxiang、三相均可供電。

本ben文wen將jiang介jie紹shao的de開kai關guan電dian源yuan比bi較jiao切qie合he實shi際ji應ying用yong。因yin為wei整zheng流liu電dian路lu的de參can數shu設she計ji是shi按an單dan相xiang考kao慮lv的de
，用yong在zai三san相xiang供gong電dian時shi有you充chong分fen的de裕yu度du，故gu使shi係xi統tong更geng加jia穩wen定ding可ke靠kao；用yong在zai單dan相xiang供gong電dian時shi同tong樣yang能neng正zheng常chang工gong作zuo。這zhe就jiu解jie決jue了le開kai關guan電dian源yuan因yin供gong電dian電dian源yuan局ju限xian的de矛mao盾dun。用yong這zhe種zhong方fang法fa，亦yi可ke對dui現xian有you的de開kai關guan電dian源yuan作zuo改gai造zao
，使shi其qi成cheng為wei單dan相xiang

、三相均可供電的開關電源。

電源敘述

1、電源主要性能

電源的最高輸出功率P0為2.8KW，輸出額定電壓U0為28V，設計工作開關頻率為20KHZ。

2、輸入電路結構

為了盡可能簡化電路，在三相供電的控製方案基礎上
，采用外帶變壓器的方法

，實現單相供電。其原理電路如圖1所示。三相電源供電時
，A、B
、C分別接三根火線；單相供電時
，增加一個附屬單相升壓變壓器

，其原邊接至電源
，A
、B
、C任意兩端接至單相變壓器付邊

，利用原整流電路的兩對二極管作單相全波整流，另一對二極管與EMI電路斷開。

1
3、主電路結構

從功率容量和盡可能降低開關電源裝置的損耗和製作成本考慮，主電路采用了主開關元件為IGBT的全橋PWM變換電路。電路如圖2所示。
2
4、控製電路

PWM控製電路采用的是UC3846。其應用電路主要部分如圖3(a)所示
，腳1所接R1、R2,決定初級限流值
，並決定當過電流時器件是閉鎖還是重新運行。CS+和CS-兩端接過流信號
，實施過流、過壓自動保護。EA+和EA-兩端是內部誤差放大器輸入端
，接受來自輸出電壓和輸出電流的誤差信號，以實行導通/短開時間的控製，達到PWM占空比控製的目的。腳16SHUTDOWN端是封鎖輸出脈衝的接線端，接收過流
、過壓封鎖信號，腳8和腳9外接決定開關頻率的電阻RT和電容CT。控製輸出端Bout(14腳)和Aout(11腳)分別接D觸發器的置“1”端和置“0”端，通過觸發器的延時翻轉，在滯後橋臂上得到滯後超前臂開關信號一些時間的開關信號，通過主電路的軟開關電路實現ZVS和ZCS。S1-S4是輸出到IGBT驅動電路的控製信號
，如圖3(b)所示是一個IGBT的驅動電路。
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電路參數計算

對元件和參數作一個計算。開關頻率及PWM控製脈衝寬度(占空比)是輸出穩定性高低的關鍵
，IGBT和高頻整流快速恢複二極管是電源工作恢複高低的關鍵。

1
、開關頻率及占空比的計算

為了計算這兩個參數
，先設計高頻變壓器的匝比為10：1。因為電源輸出電壓U0為28V
，所以高頻變壓器輸入端的平均電壓US’應為280V。由DC- DC變換原理可知：Us
，/ Ud =D/T， 而Ud=1.35UL，式中：UL---- 三相供電線有效值(380V)
，所以，D/T=280/513=0.545=0.55，由於是全橋式變換，所以每組開關的占空比Dp=D /2*T=0.2757T圖4-a所示為一組開關的工作波形示意圖。

5
綜合對電源可靠性要求高，對電源體積要求較高等因素,確定開關電源頻率為20KHZ，容易算出最小死區時間為11.25µs。

可見，有這樣大的死區時間，可以保證在輸入電壓有較大波動情況下仍能使輸出穩定不變。

2
、IGBT的選擇

對IGBT的選擇
，主要考慮正常工作時流過IGBT的電流有效值、平均電流和反向電壓Uces。因為象開關損耗發熱

、工作條件嚴酷等因素都不能忽略，所以選擇時，其元件的參數應取2倍以上安全係數,。由於是全橋式電路
，且高頻變壓器變比為10 : 1 ,次級輸出電流為連續的100A電流，所以流過變壓器初級電流平均值IL(av)應為10A
，流過每個IGBT的穩定電流波形如圖4-b所示，其電流計算如下：

因為 6

所以IGBT的穩態幅值電流為: 7

IGBT電流的有效值為：8

在器件手冊中
，給出的IGBT元件參數額定電流是直流連續平均電流，而在實際工作中，IGBT的過流損壞一般是熱效應引起的。所以綜合成本和可靠性問題，常常選IGBT的額定電流大於工作電流有效值IT兩倍以上。電路中
，每個開關元件的工作電壓均為電源電壓Ud，即Uces=Ud=513V，所以 IGBT的耐壓應選擇1000V以上。

3
、次級整流二極管的選擇

分析計算方法同IGBT的選擇。流過二極管的峰值電流180A，平均電流IDav=50A，有效值電流ID=95A，所以選擇IFav=200A，VRRM.≥100V的快速恢複二極管。

4、輸入整流電路及附加單相升壓變壓器的確定

因為由三相供電時，Ud=1.35UL=1.35×1.707×UP。為了保證單相供電時,開關電源輸出不變，顯然
，此時須有Ud’= Ud=1.35×1.707×UP。由單相全波整流原理知
，其整流輸出電壓Ud’是整流輸出電壓有效值UX的1.1～1.2倍.所以由上式有: ( 1.1～1.2)UX=1.35×1.707×UP,其中UP是相電壓。

所(suo)以(yi)，選(xuan)擇(ze)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)，其(qi)耐(nai)壓(ya)值(zhi)比(bi)三(san)相(xiang)時(shi)選(xuan)高(gao)一(yi)些(xie)

，同(tong)時(shi)，整(zheng)流(liu)電(dian)流(liu)值(zhi)也(ye)應(ying)比(bi)三(san)相(xiang)時(shi)大(da)一(yi)些(xie)，一(yi)般(ban)選(xuan)擇(ze)大(da)三(san)分(fen)之(zhi)一(yi)即(ji)可(ke)。變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)匝(za)比(bi)設(she)計(ji)為(wei)1:2 即可滿足要求。

PWM電路的選擇

文章選擇UC3846雙輸出電流型PWM控製器集成電路。該電路在開關頻率為20KHZ時，其最大占空比可達50%
，所以它的控製是有效和穩定的。

IGBT的驅動和保護

IGBT的工作是由其柵極電壓的正負來控製的，當UGE>0時，IGBT導通，當UGE<0時，(一般UGS≤-5V )，IGBT截止。考慮到它的特點和工作原理，選用了由正負雙電源供電的M57962L型專用驅動集成電路。該電路有內藏定時邏輯短路保護電路，並且有保護延時功能。驅動保護原理電路如圖3(b)所示。對IGBT除驅動電路本身提供的短路(過流)保護功能外，在IGBT上並聯RC緩衝支路和電源兩端並聯吸收電容也是效果明顯的方法。

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