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1、便携式高压电源的设计第4卷第4期2002年12月辽宁省交JOURNALOFLIAONING通高等专科学校vot.No.PROVINCIALCOLLEGEOFCOMMUNICAT10NSDec.2002文章编号:1008—3812(2002)04—0032—03便携式高压电源的设计孔繁瑞臧雪岩摘要介绍x光机高压电源的设计方法,阐述在x光机高压电源中采取的几种措施,分析了应用电路.关键词X光机IGBT图腾柱倍压整流变压器中图分类号:TM43文献标识码:B1前言变频高压电源的优点是体积小,重量轻,效率高,所以在很多高电压领域得到广泛的应用.但绝大多数的输出功率都较
2、小,无法应用于大功率场合.大功率高压电源的设计和制作比小功率高压电源要复杂的多.主要体现在以下三方面:第一,容性负载问题.高压电源末级整流滤波几乎都采用倍压整流方式,而且是输出电流越大,要求倍压电容的容量越大,高压变压器的容性负载越强,对功率管的冲击越大.第二,变换器效率较低.高压电源一般都采用几十伏至几百伏电压供电,而变压电源需要考虑绝缘问题,几乎都采用U型磁芯或13字型磁芯,这样高压变压器的漏感就要比低压变压器高几百倍,而且是漏感越大变压器的效率越低,功率管承受的功率损耗越大,因此大功率高压电源的设计要比低压电源困难的多.第三,费用高.目前大功率高压电源
3、的功率管大多数采用大功率场效应管模块或IG—BT模块,而这些模块价格昂贵,致使高压电源成本过高.一般500W--1000W输出的高压电源售价在几万元以上.2电路组成和工作原理本文主要介绍一种为新型x光管的研制,开发而设计的高压电源,主要技术指标为:输出电压0—1o0kv输出电流(最大)15mA输出功率(最大)1500W电源主要采用高压供电,双半桥变换,双高压变压器,三柱式倍压整流电路方式.整个电路由供电回路,TWM脉宽调制电路,驱动电路,双半桥变换收稿日期:2002—07—06?32?电路和三柱式倍压整流电路组成.2.1供电回路如图1所示,变压器B1,整流桥
4、DB1,C1,IC1,c2组成TWM脉宽调制电路和驱动电路的供电回路.DB2,,C8,,R7组成二倍压式整流电路,将220V交流电压倍压整流滤波成约560v的直流电压,为双半桥式主变换电路供电.由于该部分电路较简单,这里不作过多说明.lfl图12.2TWM脉宽调制电路和脉冲驱动电路该部分电路如图2所示,TWM脉宽调制电路主要由IC2组成,TL494接成双端输出形式,调整R可改变振荡频率,该电路f=30kHz,基准电压由RP1调整加至IC2的②脚,取样电压加至IC2的①脚,改变RPl可调整基准电压,从而改变输出电压.关于TIA94已有许多资料介绍.由于主变换器
5、功率管采用IGBT,所以增加了脉冲驱动电路.主要由T-一L,B2,B3等组成,由I⑨,⑩脚输出的脉冲经T】一]r4组成的图腾柱式驱动第4期孔繁瑞,臧雪岩:便携式高压电源的设计电路进行缓冲,进一步提高驱动容性负载的能力,在由B2,B3隔离传送,形成两组驱动信号,分别驱动两个半桥变换器.电路中加入C5,C6的作用是在脉冲关断时在B2,B3次级产生一定的负电压,缩短变换器功率管的截止时间,减少损耗.圈22,3主变换器电路扣三柱式倍压整流电路电路如图3所示,为提高变换器效率,增大输出功率,主变换器电路采取了两种措施.一是用两个半桥式变换电路进行变换,分别由两只高频变
6、压器升压,最后经倍压整流电路合成.这样每个半桥变换器的输出功率仅为总功率的一半,有利于提高输出功率.二是高频变压器的选择抛开传统高频变压器磁芯的选取原则,采用R2KB材料的EC型或PQ型磁芯,这样可将高频变压器的次级漏感降低几十倍,大大提高了变换器效率.变压器,初次级匝数的计算公式如下初级线圈匝数NP:Vp"108其中v为输出电压,由于采用半桥是电路,V等于总电压的一半.f为变换频率(Hz),B为磁芯的磁通密度(Gs),为磁芯截面积(cm).由于R2KB材料的饱和磁通密度为4800Gs,实际使用时间可取B=2500Gs.,∞lVo'Np次级线圈匝数Ns=—n
7、v=''Dvn为倍压整流输出电压(V),n为倍压整流级数.在高压电源中增大输出功率,提高效率的另外一种措施就是提高变压器次级输出电压幅值而减少倍压整流的级数三柱式倍压整流电路主要由R2R2,D1一,3一Cl8等组成,其中3,4和Cl7,Cl8组成两个交流柱,5,C组成直流柱.输出电压取自直流柱两端.此电路是将两套倍压整流电路巧妙组合,省掉了两只高压电容.同时在两交流柱上分别串联了电阻R.和R以减小倍压整流电路容性负载对变换器的影响.倍压电容容量的选取对整机电路影响较大,容量越大,容性负载性越强,对功率管要求越高.容量太小又不能达到额定功率输出.电容量选取可参
8、考公式:2RL?c≥?T其中RL为额定输出电压和额定
