特种电源设计草案

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1、高频高压大功率电源串并联方式模组单元化设计方案设计草案裴兴洪、主电路基本拓扑结构主电路的基本拓扑结构可以分为如下三大部分：1、可控整流滤波部分;2、降压单元部分,降压部分可以串联升压;3、脉冲升压部分。具体如下图所示:可控整流部分AGNDS61JX1000VTC4RL3CGNDBGND升压部分这三大部分主回路，皆有专用的驱动信号产生电路进行驱动和管理，每一级相对其他部分独立运行，前一级为后一级的源，后一级为前一级的负载，前级的设计功率大于后一级，前后级之间必须做好严格的电磁兼容，防止互相干扰；驱动

2、电路和驱动电路之间做好必要的隔离措施，做好电气隔离；串联回路之间应做好功率分配，尽量做到功率相等；对于需要同步运行的单元电路，同步信号的可靠性、实时性、抗干扰性和鲁棒性都有非常严格的要求，否则功率器件将面临损坏的危险，配套的瞬时保护措施必须可靠运行。二、可控整流部分的设计现在研究的电路是各基本单元，其中包括三相可控整流电路、降压模组单元。三相可控整流电路是电能处理的第一道环节，按照顺序首先应该完成这部分的设计。其中比较关键的是晶闸管的触发电路和配套的控制回路。针对这个驱动电路我参考了之前的设计电路

3、，同时查阅了大量的设计论文，女口：参考了原单位韩国的电源专家在矿用变频器上采用的整流电路，《新型三相半控桥晶闸管触发电路的设计》（浙江大学的王义芳、黄进教授发表的论文）、《三相半控桥式整流触发电路的改进》（邢向全、马宝树发表的论文）、《三相半控桥式整流电路故障分析》（天津职业技术师范学院雷云涛发表的论文）等。并根据我们自身特点，进行了实用性改进，并且进行了仿真。总共设计了三种基本模型如下图所示，誦基本鮭发誦三根磁譎三柜•蝕发软启动2018/8/1718:17Multisim13Desi...1,5

4、95KB2018/8/1618:27Multisim13Desi...1,118KB2018/8/1718:17Multisim13Desi...218KB现将基本触发电路仿真结果展示如下，图2图3（图4为触发输出波形与采样波形比较）：・S9A•键二AC8100pFR37R3610Q10kQV4-12VV70.3V图2图3图4注：绿色波形为晶闸管触发波形，紫色波形为单向正半周采样波形,因为正在通过阻容充放电方式调节触发脉冲的宽度如图1所示，所以绿色的波形宽度小于紫色的釆样波形如图4所示,输出的电压

5、为199V如图5所示；当充满电后绿色波形与紫色波形对等时晶闸管全部打开如图6所示，电压上升到520伏如图7所示(380*1.4=532V)；当实际调节时，可以通过程序控制，或者可调电阻实现对晶闸管导通角的调节，也可以通过反馈电路实现对晶闸管的自动调节使得整流滤波电路的输出电压稳定在合理的值域范围。图5Igg时司1Uau面匝rail图6图7三、碳化硅MOS管特性的研究结合多年的应用经验并查阅了相关的技术文档和论文，总结特性如下：1、碳化硅MOS管是新一代的半导体材料新的制作工艺制作的新器件；2、耐高

6、温能力比普通MOS管高2倍以上，最人耐温可达600°C；3、高阻断电压，是硅材料的十倍以上；4、低通态阻抗，约为同等级的硅材料MOS管的一半以下；5、低损耗；6、更高的导热系数；7、高频率，可以适应于更高的开关频率。8、高价格，一半同等级别参数的碳化硅要高出至少3到5倍；9、驱动信号敏感，碳化硅要求驱动信号在・4V到18V之间，一旦超过这个范围很有可能烧坏，硅材料的MOS管可以耐受・20V到20V,甚至短时间25伏的尖峰也没有问题。这就要求对驱动电路的设计要千瓦小心，尤其高频大功率，强Di/Dt、

7、Dv/Dt场合，更要对原件布局和信号干扰进行调整，并且要设计专门的驱动电路消除影响。IGBT是高压大功率场合首选，很多设计者会首先考虑。原因如下：1、单管IG盯可以做到很大功率，不需要并联，耐压相对于硅MOS管高出许多；2、驱动电路和方案比较可靠，驱动电压可达・20V到30V,只要做好必要的驱动管理和保护，应用非常可靠；3、IG盯相对其他半导体鲁棒性好，抗冲击抗造；4、价格相对便宜；当然IG盯也有很多缺点，1、开关频率低,一般不超过30KHZ；2、在低压条件下损耗较大；3、不易并联扩容，负温度系数

8、导致并联困难；4、需耍负压关断。硅MOS管，由于工艺和物理特性目前很难做到单管高压大功率。在低压条件下使用非常好，具有非常低的通态内阻，很高的开关频率，非常亲民的价格，非常方便的驱动，非常容易的串并联扩容。综合性能看碳化硅MOS管具有明显的参数优势，对于成本不做严格要求的场合是首选器件。选择型号截图如下：CREEWC2M0045170DSiliconCarbidePowerMOSFETC2M™MOSFETTechnologyN-ChannelEnhancementModeFeatu