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1、低压大电流直流开关电源电磁兼容设计研究来源：丨作者：鲁莉，邹云屏I发布时间：2010-01-11 16:20:06 I浏览：153次【字体：大 中小】摘要:文章提出了一种符合1C要求的低压大电流直流开关电源的设计方法。该方法运用 12脉波整流器和zv sRRTM技术来减少卞电路的dU ldt( dild t)和电磁干扰。另外，针对设 备特性，在系统设计、PCB板布线、高频变压器上艺和结构设计等方而采用了一些必要的电 磁兼容措施。电磁兼容实验验证了这些方法的有效性。关键词：12脉冲整流器;ZVS PWM控制；电力电子;电磁兼容设计 0引言随着电力电了技术的发展，开关电源被广泛地应用于计算机及其外
2、围设备、通信、自动 控制、家用电器等各个领域。但由于开关电源工作过程中LBT等开关元件的高频通断会产生 很大的dU ld t( di /d t),形成很强的电磁干扰(ELVI I)，其频率可从儿1I Z直到数十MH; 严重超出电磁兼容(EUI C)标准要求的极限值。如何降低开关电源的ELVI I成为一个函待解决的热点问题。本文论述一台10 kW低压大电流直流开关电源在研制过程中，从拓扑到工艺引入多种方 法改善了装置的电磁兼容性，以满足客户要求。10 kW开关电源的干扰源分析10直流开关电源工作在高频、低压、大电流开关状态，并以占空比来控制输出电压值， 其工作频率为20 1dI z。产生电磁干扰
3、最根本的原因，就是其在工作 过程中电源线路内、IU ldt, di /dt很大，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。 整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢 复电流都是这类干扰源。它们通过电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空问车 nPI 射，形成噪声。2 主电路拓扑结构分析本电源的输入为：380 V /50 H;对应输出为28V/350人是一个低压大电流的设备。针对这 样的功率电源，采用了 2级变换器。2 1 AC /DC 变换器第一级， AC / DC 变换器，该级变换起到治理输入的电流波形和输入电磁干扰的作用。 前级拓扑上选用 12
4、脉波整流器，如图1所示。用 12脉冲整流器的方式消除特定的谐波成分， 减少输入端口的电磁干扰和谐波污染。图1采用I耦变压器的I二脉波鉴流器主电路结构图2为三相不控整流在满载条件卜一的输入线电流 波形及其相应谐波畸变率.耗总谐波畸变率为 31鞍.而图3十二脉波不控整流在满载条件F特征 次谐波成分.其意谐波畸变率为1(1 1%与传统的三相不控疇鬻朝比，12脉波输出电压的谐波阶数可以从J礙质麵娥J司时,输入电流的稠醍晞锥叽M 土航益刊12L r .WiL *人H匸 吕惘量1衽者|护下tl书31 带良*酒HNI到电网的谐波电流和传导干扰都有了很大的消减。同时本电源装置使用两个陷波滤波器消除 11 次和
5、 13 次谐波的影响，得到更近似于正弦的波形。另外，本电源电路使用了一个自藕变压器，该变压器可减少普通变压器82、/0的容量，因此，整个整流器 的体积明显减小。2 2 DC /DC 变换器由于开关频率的提高，在硬开关状态下，装置在较高压环境承载较大电流，开关损耗随 开关频率的提高成正比增加，不仅降低了变换器的效率，缩短开关器件的寿命=J，而A_会 产生很大的、IU ld t( di ldt),导致严重的电磁干扰噪声。软开关技术综合了RAM技术和谐 振技术的优点，使开关电源中功率开关器件实现零电压或零电流的开通和关断3,可大幅度 减少开关损耗，降低开关器件的电压电流应力，从而使电源的ELVI I
6、减少，提高装置可靠性。DC /DC电路采用了全桥ZVS DC /DC变换器和移相PWM控制策略，拓扑图如图4所示。四个电容Cl, ,C2, .C3:和C4、与IGBT管并联作为谐振电容。电压从。开始缓慢增加，使I GBT管能在零电压的情况下导通，在零电流的情况下关断，而不会产生任何开关损耗。L,为 等效的谐振电抗(包括主变压器的漏电抗)。上述谐振电抗器，在开关打开和关断的过程中，与谐振电容器产生谐振，使 IGBT 管能工作在 ZV S 下。帕4t电曄帚扑主要迪序如謝5膵乐*图玉中，Qi和他的駅剤 波形fl事菠止时间H相互配昔井充.0馭Q+的谀形 与0和Q英钗.Q8200pF/ 50V， V2
7、为 BVeeo100V, Icm10A, Pcm100W 的硅 NPN 大功率管，女口 C5198,C3263 等。VI、V3 宜选 BVeeo50V, IcmIA、 Pcm0.6W的硅NPN中功率小体积管，p180，推荐型号：C8050（国产、进口均可）。ICl为普通三端7805, IC2为LM317。IC3要求单电源运放，且共模电压为0V温漂小的。 要求IC3供电负端、C3地、R4取样地、C4地、输出地（线路板地线宽度为2em）必须连在 一起，不宜用跨线，否则无法保证高稳定输出。附表是脱开过流保护电路（断开R5 一端）所 测的真实参考数据。只要按附图装焊无误，经简单调试就可投入使用。如果选军品运放和金 属电阻，可调直流电源稳定度还会更高。该文章同时发表在 上海宇帆电气有限公司企业博客微电子学与计算机 1983年 06
