半波整流电路优点是接线简单

半波整流电路优点是接线简单,缺点是所用设备、元件的电压

较高,体积、重量和占地面积大,一般只能作为试验室内使用。

桥式、全波、倍压整流电路等电路较半波整流路纹波小,但在体积、重量

的小型化方面,优越性不大明显。容量较大,要求纹波较小的直流电

源还可采用三相或多相交流电源经整流、滤波后而获得。高电压

小电流的直流电源通常用串级直流电路. 串级直流电路接线见图1.2。它采用多个电压较低的电容器(C一、CZ、C3、C`1、C`2)和整流硅堆(Dl、DZ、D3、D4、DS)形成

多级的串联电路获得直流高压,变压器T的电压也较低,其高压绕

组还可一点接地。这种电路可大为减小试验电源的体积、重量,电

路简单,过载能力强,故障率低,但由于是工频倍压,一般无闭环

反馈,因而高压稳定度差。

阻碍大功率高压开关电源发展的一个主要困难是高压变压

器研制,不论驱动和斩波线路设计得多么完美,最后一级必须用变

压器进行升压,于是产生了高压绝缘,传送效率,波形畸变,负载

匹配等种种问题,因此高压变压器的制作是实现高压大功率开关电

源的关键。本文分析了高压变压器的特点,结合串联谐振变换器的

运行特点,提出了一个合理的设计方案

1.根据高压开关电源的特点,选择谐振变换器作为电路的拓扑

结构,并对三种不同形式的谐振变换器的电压及电流的频率特性进

行了分析与比较。

4.结合电路的工作形式,确定了合理的变压器绕组结构,变压

器设计中以减小分布电容和保证绝缘水平为主要原则,这样的结果

会使漏感有所增加,而漏感所带来的问题则通过匹配合适的谐振电

容加以解决。实验表明这种设计思路有效地解决了高压变压器分布

参数所带来的不利影响。

5.控制器是开关电源技术的关键部分,其设计的是否合理关系

到系统能否安全可靠高效地运行,本文结合谐振变换器的运行特

点,经多次实验,设计了一套适合于不同谐振频率的谐振变换器的

控制器。

目前开关电源普遍采用脉宽调制技术,在这种变换方式中,开

关器件在高电压、大电流下导通、关断,由于受到开关器件寄生电

容和变压器漏感的影响,开关器件承受了较大的电应力,工作中产

生较强的电磁干扰,因此限制了功率及频率的提高。为解决此问题,

国际上开始研究软开关技术,即开关器件的导通与关断都在零电流

或零电压下进行,减小了开关器件的损耗及电磁干扰,提高了开关

电源的频率及功率水平。

谐振变换器利用谐振现象,开关器件中的电流可以减小到零以

后而实现开关器件的关断,这种变换器电路克服了脉宽调制型功率

开关管开关损耗随开关频率成正比增加的缺点,能使开关损耗减

小,工作频率提高,为高压大功率开关电源的实现提供了可能。谐

振变换器有串联谐振变换器(SeriesResonantConverter,SRC)、并

联谐振变换器(ParallelResonantConverter,PRC)和串并联混合变

换器(SeriesParallelResonantConverte:SPRC)[2“l。

控制器是进行控制和驱动全桥逆变器工作的,是高压开关电源

技术实现的关键所在。己有一些集成芯片,如美国Unitrode公司生

产的UC386X系列控制芯片,该系列控制芯片适用于零电流开关或

零电压开关的谐振变换器,但这些产品只适合中小功率电源,更不

能满足大功率高压开关电源的需要。

高压大功率开关电源设计 张文利