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隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，開關(guān)電源作為一種體積小、重量輕、高頻、高效率的電力變換裝置，被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。雷達(dá)顯示器作為雷達(dá)系統(tǒng)的"眼睛"要求起其具有高可靠性，而其電源的可靠性則要求更高。 下面是某型雷達(dá)顯示器對(duì)高壓電源的技術(shù)要求： (1)輸入電壓：400Hz／220V±l0％ (2)輸出電壓：+4 500V 一1 600V (3)輸出電流：+4 500V／l mA一1 600V／1mA (4)負(fù)載穩(wěn)定度：≤10-3 (5)電壓穩(wěn)定度：≤5×10-3 (6)輸出電壓紋波：≤1×10-3 (7)MTBF：≥5 000h (8)延時(shí)時(shí)間：≥20s 1 概 述 為了達(dá)到上述要求，本變換器采用了雙端輸出式脈沖寬度調(diào)制器SGl524，他的功能較全、使用靈活、價(jià)格便宜。 整個(gè)電路由圖1所示的幾個(gè)部分組成，輸入電壓經(jīng)過全橋整流濾波后送給VICOR模塊(VI-J63CZ)進(jìn)行DC-DC變換，輸出為直流24 V電壓，再經(jīng)78LMl5穩(wěn)壓到15V后直接為SGl524供電。SGl524的11腳輸出脈沖經(jīng)V11放大TI隔離后，再經(jīng)V21功率放大，脈沖變壓器升壓后再經(jīng)整流濾波輸出高壓。 2 電路設(shè)計(jì) (1)延時(shí)電路 由于顯示器示波管的燈絲需要20s的預(yù)熱時(shí)間，故需設(shè)置一個(gè)延時(shí)電路，以延緩給示波管陽極上加高壓，由于SGl524內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)完全獨(dú)立控制關(guān)閉的電路，通過控制其10端的電位即可控制整個(gè)脈寬調(diào)制器的輸出。如圖2所示。 加電→R32，R33分壓→經(jīng)R2給C2充電→V5導(dǎo)通→SGl524的10腳電位降低→SGl524工作，輸出脈沖。 (2)振蕩器頻率 SGl524的振蕩器頻率fosc由外接元件R6，R4決定，即fosc＝1／R6C4，式中R6的單位為Ω，C4的單位為μF，電容C4的充電電流I=3．6V／RT，電容C4的容量大小直接影響振蕩器的輸出脈沖寬度，故C4不能取得太小，若振蕩器的輸出脈沖寬度小于0．5μs，則不能保證每一個(gè)脈沖都能觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，為了保證觸發(fā)器工作可靠，C4的容量一般在0．001μF～0．1。 (3)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 管腳9為補(bǔ)償端，此處接上R-C補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)給電路引入一個(gè)0點(diǎn)來抵消電路輸出濾波器中的極點(diǎn)，從而消除掉電路寄生振蕩。此處R-C補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)采用56kΩ的電位器和0．001μF電容組成。 (4)反饋 SGl524的基準(zhǔn)電源Vref(5V)通過電阻R7，R5分壓，分出。1／2Vref=25V加于誤差放大器EA的同相輸入端腳2。 高壓經(jīng)R30，R31分壓濾波送至場(chǎng)效應(yīng)管V17，經(jīng)V17電壓放大后，再經(jīng)射隨器輸出，送至SGl524的1端。假設(shè)電源電壓降低或負(fù)載電阻變小引起輸出電壓降低時(shí)，則反饋到SGl524內(nèi)的誤差放大器反相輸入端1的電壓將減小，誤差放大器輸出電壓將增加，從而使加到脈寬調(diào)制比較器反相輸人端電壓增大，輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間變大，故功率晶體管導(dǎo)通時(shí)間也變長(zhǎng)，占空比Q變大，從而使輸出電壓V0能回到原來的穩(wěn)定值。反饋電路如圖3所示。 (5)驅(qū)動(dòng)與整流 經(jīng)過Tl的隔離，通過調(diào)整電阻R13，使輸入V21的脈沖寬度變化從而達(dá)到調(diào)壓的目的。其中加速電容C5、電阻R13按V21的穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)電流確定。 驅(qū)動(dòng)與整流電路如圖4所示。 能量回授線圈(消磁線圈)將變壓器多余的能量通過整流二極管V24(2CK29)回授到電源中去可提高效率。由于晶體管V21關(guān)斷過程是開關(guān)管最易損壞的時(shí)間，因此采取的措施為在晶體管關(guān)斷，集電極電壓上升的同時(shí)，需較快的減少集電極電流。 圖4中使用RC緩沖器接在晶體管的CE兩端時(shí)，在關(guān)斷晶體管時(shí)以減少晶體管集電極電流，其工作原理是當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí)，電容C10通過二極管V22被充電到Vc一1．4，這樣集電極電流有了分路，集電極電流能較快地減少。當(dāng)晶體管V21導(dǎo)通時(shí)，C10通過電阻R23和晶體管V21放電。對(duì)于參數(shù)的選擇可按經(jīng)驗(yàn)公式求得： C=Ic(Tr+Tf)／Vce R=4 Vce／Ic 其中：Ic為最大的集電極電流(A)； Vce為最大的集電極一發(fā)射極電壓(V)； Tf為最大的集電極電壓上升時(shí)間(μs)； Tr為最大的集電極電流下降時(shí)間(μs)； 注：計(jì)算的電阻值，必須限制放電電流Idis(Idis＝Ic×1／4)。 (6)過流與過壓保護(hù) 當(dāng)負(fù)載過流時(shí)，經(jīng)脈沖變壓器次級(jí)耦合，其初級(jí)也過流，流過R24的壓降增大，光耦PHT導(dǎo)通，SGl524的10腳電壓被抬高，SGl524關(guān)閉，無輸出電壓，從而保護(hù)電源。 當(dāng)負(fù)載過壓時(shí)，反饋到SGl524的l腳電壓流經(jīng)發(fā)光二極管V6，使SGl524的10腳電壓被抬高，SGl524關(guān)閉，無輸出電壓，從而保護(hù)電源。 3 結(jié) 語 隨著這種電源應(yīng)用量的不斷增加，證明其具有較高的工作效率和良好的可靠性，完全滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)各分機(jī)設(shè)計(jì)要求。 |
