《pwm大功率開關電源的原理與制作》

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1、·168-柚理殛其應用PWM大功率開關電源的原理與制作李川1郭江黔2(1．黔西南民族師專物理系貴州·興義562400)(2．鑫高益磁楷有限公司浙江·雜姚315400)摘要在對主電路進行簡介的基礎上．介紹了一種棱磁共振系統(tǒng)使用的大功率寬調(diào)壓開關電源的制作與調(diào)試，并給出了部分具體參數(shù)。關鍵詞大功率開關電源PWbl制作與調(diào)試在核磁共振設備的梯度線圈中，需要用到脈沖大電流以形成所需要的梯度磁場。隨著對核磁共振成像要求的提高，對開關電源的要求也隨之提高，如何研制出更符合要求的開關電源，就成了一個常新的話題。本

2、文所介紹的開關電源，采用三相輸入(輸入電壓342V一418V，頻率50—60HZ)，具有功率大(最大輸出電流60A)，電壓連續(xù)可調(diào)范圍大(0—160V)，紋波系數(shù)小，保護完善等一系列優(yōu)點，非常適合核磁共振中對電源的要求，因而得到了廣泛的使用。電路框圖如圖1所示，共由四個部分組成。電路系統(tǒng)采用了二次Dc變換方案，先通過三相整流將交流電變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)推挽逆變電路將直流電變?yōu)楦哳l方波，最后由脈沖變壓器藕合到次級，二次整流濾波后得到直流輸出電壓。電源采用了UNITRODE公司生產(chǎn)的集成電路UC3526，其

3、內(nèi)部電路如圖2所示，由內(nèi)部基準電壓、振蕩器、誤差放大器、比較器、PWM鎖存器、分相器、軟啟動、輸出級等電路組成，是典型的固頻脈寬調(diào)制器，它采用PWbl恒頻脈寬調(diào)制技術，通過改變開關管的占空比來實現(xiàn)對電壓的調(diào)制，輸出電路采用了圖騰柱輸出形式，能使開關管更迅速的關斷。UC3526輸出兩路相位差18盯的PWM信號，送至四個驅(qū)動器進行功率放大，圖1電路框圈PWM大功率開關電源的原理與制作·169·控制八個開關元件的關斷與導通，從而實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整。開關元件采用的是絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)，它集雙極

4、型功率晶體管和MOSFET管的優(yōu)點于一體，具有輸入阻抗高，驅(qū)動功率小，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率高等優(yōu)點，非常適合做大功率開關電源變換器中的開關元件。兩路直流輸出并聯(lián)后經(jīng)濾波得到最終的輸出電壓，由于并聯(lián)后電流增大一倍，故輸出功率大為提高。2A100PCB板電路功能簡介2．1輔助電源：由三個三端穩(wěn)壓器提供，三路穩(wěn)壓輸出分別是A+15V、一15V和B+lSV，其中B+15V是單獨提供給TC4429脈沖驅(qū)動電路，為減少前級的干擾，不能和A+15V相混淆。2．2保護電路：光耦u2與Q4及附屬元件構成輸

5、入電壓過壓保護，U4B與Q5及附屬元件構成輸入電壓欠壓保護，U4C與Q7、Q8及附屬元件構成輸出電壓的過壓保護，U4A、Q9與繼電器K1組成具有延時功能的防浪涌電路。U13A與U13B是一個雙電壓比較器，通過控制其輸出可使UC3526停止輸出，從而實現(xiàn)電源輸出的關閉。2．3控制及調(diào)整電路Q1、Q2、u1及附屬元件構成一個電流源，為電壓調(diào)節(jié)電位器和電流調(diào)節(jié)電位器提供合適的電流。u7及附屬元件構成過流及短路保護電路。U6將來自輸出電壓的變化或電壓調(diào)節(jié)電位器的變化放大后輸?shù)経C3526的誤差放大器，實現(xiàn)對

6、輸出電壓的穩(wěn)定或調(diào)節(jié)；兩樣，U8將來自輸出電流的變化或電流調(diào)節(jié)電位器的變化放大后輸?shù)経C3526的誤差放大器，實現(xiàn)對輸出電流的穩(wěn)定或調(diào)節(jié)。2．4驅(qū)動電路：U9、U10、Ull、1312為功率驅(qū)動器，它將UC3526輸出的脈沖信號進行功率放大后，控制開關管的通斷。3A100PCB板的安裝與調(diào)試3．1首先安裝一個由單向可控硅通過Rc振蕩電路，此電路的元件有：Rll、R12、R13、R14、R15、C12、C15、C16、C17、C18、CR7、Q3、4N32和變壓器組成，將元件各自的安裝好之后，用導線連

7、接點P6-1和P6—2，先可不接4N32光耦，用IN4148二極管代替接在原來的1①腳與③腳，以方便調(diào)試。在元件安裝無誤后，給電路接人正負18V電源，用示波器接在C17兩端觀察波形。其輸出渡形應如圖3所示。如果幅度不夠或者過高的話，可適當調(diào)解Tl初次比，如果頻率有差異可調(diào)整C12或C18的容量，T1工作時會伴有高頻聲，屬于正常。3．2安裝穩(wěn)壓電路me7815與me7915，安裝集成塊插座。3．3放置其余所有元件。3．4連接所有需要的短路點P7—1～1'7-3、釬∥曼?。j、yVN。t7P6—1～P6

8、—2、P64。P6"5、P6-7。P6．-8。P6—9P6、P6—10。P6--11-P6—12P、6-13．P6—14。P6—15、E1—3一El—4E4-1~】弭一3、E4—2一E4—4?！?70·物理及其應用在沒有插任何集成塊的情況下，接通穩(wěn)壓電源，觀察各個腳位的供給電壓是否正常，待準確無誤后，先放置4N32、OP07C,和LM324。3．6接入電壓調(diào)節(jié)電位器、電流調(diào)節(jié)電位器和延遲保護繼電器，先將電位器調(diào)到最小，通電觀察，電路在開始通電時會通過U4A(LM324