單相開關電源的設計 _知識百科

快速二極管的選擇問題，并給出試驗結果。
隨著技術的進步和工藝水平的逐漸提高，工業現場設備需要配備各種規格的電源，PLCC，儀器，儀表等設備對電源的要求越來越高。開關電源因輸出電壓的穩定性好，較低的紋波，體積小，重量輕等優點逐漸取代線性穩壓電源。本文介紹了一種半橋開關電源電路及其設計思路。
1半橋開關電源的工作原理半橋開關電源的主回路如所示，由兩只晶體管Mi和M2，兩只電容Ci和C2構成了功率回路。
中，V由單相~220V電源經整流橋整流濾波后提供。 Mi和M2兩只晶體管互補工作。 Ci和C2構成橋另一臂，C2和M2C1交替導通，在電容Cl和C2上極性相反的電壓分別施加于開關變壓器初級繞組上。開關變壓器的二次繞組有中心抽頭，通過兩只快速整流二極管構成全波整流，經高頻電感L（）和電容C0濾波后，輸出穩定的直流V0.改變脈沖的占空比S（卜7VT）即可以改變輸出電壓。 if和Uf通常作為反饋信號，參與PWM的生成，以控制輸出電壓、電流穩定性。
陳志彬：單相開關電源的設計為電路的工作波形。其中Gi和G2為功率管的門極脈沖波形，ui，為變壓器初級電壓和電流波形。在靜止狀態時，Ci和C2串聯，初始電壓為V的1/2.Mi管導通后，C2開始充電，電流逐漸增加。 Gi脈沖后沿到來后，Mi迅速關斷。由于變壓器漏感的作用，變壓器初級電流經M2的反聯二極管續流，迅速下降到零。此時，電路處于脈沖的死區，Mi和M2均未開通。下一階段，M2開通，過程與Mi相同。
廠門半橋開關電源的工作波形Fig. 2主要器件的選擇2.1主功率器件Ml和M2的選擇2.1. i集電極電壓Uceo的選擇Mi和M2承受的最大電壓為V.考慮到輸入電壓有io%的波動，以及開關管開通與關斷的尖峰電壓為穩態時的20%Mi和M2所承受的電壓實際為i.iXi.2V 32V.選擇管子時通常留有一定的裕量，取其工作電壓為80%的額定電壓，則有對單相變換器，V通常由~220V電源經整流濾波后提供，V大約為260 /=承8―0.9）V為初級電壓峰值。
選擇管子時通常需要考慮開關管開通和關斷時所產生的電流尖刺、沖擊電流等因素，設計時一般留有裕量。工作電流取80%的額定電流，所以實際選擇時，選擇標準電流等級。
2.i.3集電極耗散功率Pc的選擇開關管在開通期間的直流平均損耗Pn為2.2電容Ci和C2的選擇在半橋變換器中，等效電容為Ceq=Cl+C2=2C.在開關管導通期間，At=tn，分壓電容的電壓為Uc，壓降為Auc= Ur為紋波電壓，通常取U2= 1%-10%的平均電壓，在半橋變換器中，取ur=（1%―所以其中/為變換器的工作頻率。
分壓電容器一般選擇聚丙烯電容。
2.3快速二極管Di和D2的選擇2.3.1反向峰值電壓變換器輸出電壓為V，變壓器二次電壓的峰值為二極管承受的反向電壓為考慮到變壓器漏感以及開關管關斷、開啟時電壓的沖擊和尖刺，應留有一定的裕量，一般取2.3.2正向導通電流變換器輸出電流為/變壓器二次輸出峰值電流為/，考慮電流的過沖和尖刺，一般取當單只管子不能滿足需要時，可以采用多只并聯來解決，但需要考慮均流問題。
3試驗根據上述半橋變換器的原理，設計了一個開關電源。輸入為~220V單相電源，輸出為48V最大輸出電流12A.（25°C）；C1和C2為聚丙烯1呷，1示出試驗波形圖。從圖中可以看出，電壓波形中，前沿以及后沿出現了局部的振蕩，尖峰幅度為滿幅的75%，該尖峰是由變壓器漏感引起的。如對尖峰電壓不加限制，在工作頻率較高或負載較大時，將損壞IGBT.通常在IGBT的源極、漏極之間增加RCD吸收電路，時間常數t=RC可取半周期的5%可以起到較好的效果。
試驗中為了降低開關管開通關斷時的過沖，在開關管M1和M2的源極和漏極間并聯快恢復二極管MUR1100（1A，1000V）和無感電容PPB 0.047沖/630V（CEL公司），振蕩幅度降至滿幅的25%左右，如4結論雖然采用的是硬開關PWM變換器，但是通過適當的保護電路和突波吸收電路，可以有效地降低硬開通、硬關斷帶來的不利影響。該設計簡單、可靠，且成本低廉，具有實用意義。