| 1 引言
在先前發(fā)表的“靜電感應(yīng)晶閘管（sith）的應(yīng)用研究”一文（見本刊2001年第12期）中，我們對國產(chǎn)sith器件的基本特性作了研究，并研制了四種驅(qū)動電路。在這四種電路驅(qū)動下，sith器件取得了0.2 ms以下的開關(guān)速度�，F(xiàn)進一步將驅(qū)動電路及sith器件一起擴展成實際的開關(guān)電源應(yīng)用電路，經(jīng)測試，得到了比較先進的性能指標(biāo)。這樣，對sith器件的應(yīng)用研究就更加全面，使得對它的推廣應(yīng)用打下扎實的基礎(chǔ)。
2 電路研究
2.1 應(yīng)用電路（一）
該應(yīng)用電路是一個開關(guān)電源，是鑒于以下幾點考慮而設(shè)計的：（1）針對電機調(diào)速、溫度控制等大功率應(yīng)用方向，確定是ac-dc變換，這里ac 專指交流50周單相電壓220v工頻電網(wǎng)；（2）該電源輸入必須是高功率因數(shù)0.95以上，還必須是低噪擾，符合或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)；（3）該電源效率要求在90%以上；（4）能體現(xiàn)sith管的優(yōu)勢，避開其弱點。
這里采用了boost變換程式（圖1）。圖中 r1：1kω；r2：20ω；r3：10kω；r 4：5kω；r5：5kω；r6：800kω；r7：10k ω；r8：20kω；r9：1mω；r10：0.2 ω；r11：50kω；r12：10kω；c1：0.01mf；c2：200pf； c3：0.1mf；c4：50mf；c5：100mf/400v； c6：2mf/~250v；c7：2000pf；d1：12v/0.5w穩(wěn)壓二極管；d2： 3a快恢二極管her308； d3、d6：2a/400v整流橋；q1、q3：npn三極管8050；q2：pnp三極管8550；q4：vdmos 10a/30v；l1：2mh/ 1a高頻電感；l2：2mh/ 1a高頻電感；ic：uc3852。
uc3852的詳細工作原理請參閱texas instruments公司有關(guān)資料。要著重指出的是， uc3852是一種專門用來提高輸入功率因數(shù)的開關(guān)電源控制芯片，它的基本原理是在遠高于50周的頻率下工作， 控制開關(guān)管以一個恒定的時間ton導(dǎo)通，導(dǎo)通時電感l(wèi)2承受全部交流輸入電壓vin 。在ton結(jié)束時， 電感電流，也就是輸入電流i in=(vin /l2)×ton ，因此iin與vin成正比。接著，uc3852使開關(guān)管關(guān)閉， l2向負載端放電，iin呈線性衰減， 當(dāng)uc3852檢測到iin衰減到零時，又控制開關(guān)管導(dǎo)通，進入下一個ton，見圖2。
圖中， 上部是uc3852的驅(qū)動波形， 高電平是驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通，高電平的時間ton 是恒定的；下部是輸入電壓vin和輸入電流 iin的波形。在ton時段內(nèi)，iin線性上升， 上升的速率與當(dāng)時的vin值成正比， 由于每次都是從零開始， 因此iin的峰值也與vin 成正比。實際上，uc3852的工作頻率要比圖中表示的高得多，約25khz。因此可認為在每個三角形區(qū)段vin恒定， 則iin的平均值也正比于v in，經(jīng)過l1、c6低通濾波后，輸入電流波形與輸入電壓一致， 則功率因數(shù)必然很高。這就是uc3852的簡單工作原理。
圖1的電路參數(shù)構(gòu)成一個輸出為100w的電路， sith管為主開關(guān)，采用驅(qū)動電路（一）的方案，由q1、q2、q3和q4組成sith管的驅(qū)動電路； l2是boost電感；c5是輸出濾波電容；r 6、r7、r8、r9和c3組成反饋電路， 供uc3852采用， 控制輸出電壓穩(wěn)定；r12和c7是uc3852工作頻率的定時電路， 這里定在25khz左右；l1和c6是低通濾波器， 阻止iin中的高頻成分傳回電網(wǎng)；r 10是電流采樣電阻， 向uc3852提供iin的波形。
從圖2的波形上可以看出， 這是一種電流非連續(xù)方式， 它的好處是開關(guān)管總是從零電流開始導(dǎo)通，最終達到二倍的平均電流， 從而使sith管避開了導(dǎo)通慢的弱點， 又發(fā)揚了其大電流性能好的優(yōu)點。它又使二極管d2在正向電流到零后再承受反壓， 避開了反向恢復(fù)損耗的問題。d2的作用是阻止輸出電容 c5向l2和sith管放電， 它正向流過的就是負載電流， 而反向承受的是400v電壓。測試中d2使用中速的快恢二極管， 溫升很低。 輸出電壓取400v是電路工作要求的（參閱texas instruments 公司有關(guān)資料），因而不能降低。 sith管在關(guān)斷時也承受400v的反壓， 對它來說余量較大，也是優(yōu)勢所在。
測得其主要指標(biāo)如下：輸入電壓：ac220v 50hz；輸入電流：0.58a；輸入功率：111w；功率因數(shù)：0.95；輸出電壓：dc410v， 紋波峰峰值：vpp=20v；輸出負載電阻：1610ω；輸出功率：104w； 效率：0.94。由此看來，sith器件及其驅(qū)動電路滿足了要求，結(jié)果是令人滿意的。
| 摘要：在測試分析了國產(chǎn)靜電感應(yīng)晶閘管（sith）主要性能的基礎(chǔ)上，研制出幾種驅(qū)動電路，并用它們作為主開關(guān)器件制成三種電源電路。對這三種電路的測試表明，靜電感應(yīng)晶閘管是具有良好特性的電力電子器件。國產(chǎn)器件可以針對應(yīng)用改變設(shè)計，取得與應(yīng)用的最佳配合。
關(guān)鍵詞：靜電感應(yīng)晶閘管；開關(guān)電源；功率因數(shù)；效率
中圖分類號：tn34 文獻標(biāo)識碼：b 文章編號： 1003-353x(2003)06-0057-03
|
| 1 引言
在先前發(fā)表的“靜電感應(yīng)晶閘管（sith）的應(yīng)用研究”一文（見本刊2001年第12期）中，我們對國產(chǎn)sith器件的基本特性作了研究，并研制了四種驅(qū)動電路。在這四種電路驅(qū)動下，sith器件取得了0.2 ms以下的開關(guān)速度�，F(xiàn)進一步將驅(qū)動電路及sith器件一起擴展成實際的開關(guān)電源應(yīng)用電路，經(jīng)測試，得到了比較先進的性能指標(biāo)。這樣，對sith器件的應(yīng)用研究就更加全面，使得對它的推廣應(yīng)用打下扎實的基礎(chǔ)。
2 電路研究
2.1 應(yīng)用電路（一）
該應(yīng)用電路是一個開關(guān)電源，是鑒于以下幾點考慮而設(shè)計的：（1）針對電機調(diào)速、溫度控制等大功率應(yīng)用方向，確定是ac-dc變換，這里ac 專指交流50周單相電壓220v工頻電網(wǎng)；（2）該電源輸入必須是高功率因數(shù)0.95以上，還必須是低噪擾，符合或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)；（3）該電源效率要求在90%以上；（4）能體現(xiàn)sith管的優(yōu)勢，避開其弱點。
這里采用了boost變換程式（圖1）。圖中 r1：1kω；r2：20ω；r3：10kω；r 4：5kω；r5：5kω；r6：800kω；r7：10k ω；r8：20kω；r9：1mω；r10：0.2 ω；r11：50kω；r12：10kω；c1：0.01mf；c2：200pf； c3：0.1mf；c4：50mf；c5：100mf/400v； c6：2mf/~250v；c7：2000pf；d1：12v/0.5w穩(wěn)壓二極管；d2： 3a快恢二極管her308； d3、d6：2a/400v整流橋；q1、q3：npn三極管8050；q2：pnp三極管8550；q4：vdmos 10a/30v；l1：2mh/ 1a高頻電感；l2：2mh/ 1a高頻電感；ic：uc3852。
uc3852的詳細工作原理請參閱texas instruments公司有關(guān)資料。要著重指出的是， uc3852是一種專門用來提高輸入功率因數(shù)的開關(guān)電源控制芯片，它的基本原理是在遠高于50周的頻率下工作， 控制開關(guān)管以一個恒定的時間ton導(dǎo)通，導(dǎo)通時電感l(wèi)2承受全部交流輸入電壓vin 。在ton結(jié)束時， 電感電流，也就是輸入電流i in=(vin /l2)×ton ，因此iin與vin成正比。接著，uc3852使開關(guān)管關(guān)閉， l2向負載端放電，iin呈線性衰減， 當(dāng)uc3852檢測到iin衰減到零時，又控制開關(guān)管導(dǎo)通，進入下一個ton，見圖2。
圖中， 上部是uc3852的驅(qū)動波形， 高電平是驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通，高電平的時間ton 是恒定的；下部是輸入電壓vin和輸入電流 iin的波形。在ton時段內(nèi)，iin線性上升， 上升的速率與當(dāng)時的vin值成正比， 由于每次都是從零開始， 因此iin的峰值也與vin 成正比。實際上，uc3852的工作頻率要比圖中表示的高得多，約25khz。因此可認為在每個三角形區(qū)段vin恒定， 則iin的平均值也正比于v in，經(jīng)過l1、c6低通濾波后，輸入電流波形與輸入電壓一致， 則功率因數(shù)必然很高。這就是uc3852的簡單工作原理。
圖1的電路參數(shù)構(gòu)成一個輸出為100w的電路， sith管為主開關(guān)，采用驅(qū)動電路（一）的方案，由q1、q2、q3和q4組成sith管的驅(qū)動電路； l2是boost電感；c5是輸出濾波電容；r 6、r7、r8、r9和c3組成反饋電路， 供uc3852采用， 控制輸出電壓穩(wěn)定；r12和c7是uc3852工作頻率的定時電路， 這里定在25khz左右；l1和c6是低通濾波器， 阻止iin中的高頻成分傳回電網(wǎng)；r 10是電流采樣電阻， 向uc3852提供iin的波形。
從圖2的波形上可以看出， 這是一種電流非連續(xù)方式， 它的好處是開關(guān)管總是從零電流開始導(dǎo)通，最終達到二倍的平均電流， 從而使sith管避開了導(dǎo)通慢的弱點， 又發(fā)揚了其大電流性能好的優(yōu)點。它又使二極管d2在正向電流到零后再承受反壓， 避開了反向恢復(fù)損耗的問題。d2的作用是阻止輸出電容 c5向l2和sith管放電， 它正向流過的就是負載電流， 而反向承受的是400v電壓。測試中d2使用中速的快恢二極管， 溫升很低。 輸出電壓取400v是電路工作要求的（參閱texas instruments 公司有關(guān)資料），因而不能降低。 sith管在關(guān)斷時也承受400v的反壓， 對它來說余量較大，也是優(yōu)勢所在。
測得其主要指標(biāo)如下：輸入電壓：ac220v 50hz；輸入電流：0.58a；輸入功率：111w；功率因數(shù)：0.95；輸出電壓：dc410v， 紋波峰峰值：vpp=20v；輸出負載電阻：1610ω；輸出功率：104w； 效率：0.94。由此看來，sith器件及其驅(qū)動電路滿足了要求，結(jié)果是令人滿意的。
 熱門點擊
推薦技術(shù)資料
| | 
公網(wǎng)安備44030402000607
