半桥准谐振电源。方案、说明

半桥准谐振电源。无线电电子电气工程百科全书

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为了改善基于桥式和半桥变换器组装的开关电源的特性，特别是为了减少直通电流的可能性并提高效率，作者建议将此类电源转换为准谐振模式手术。所描述的文章提供了此类电源的实际示例。

通常，为了减小尺寸和重量，带有网络变压器的电源 (PS) 被脉冲电压转换器取代。这样做的好处是显而易见的：重量和尺寸更轻，绕组产品的铜耗显着降低，电源效率更高。但脉冲电源也有缺点：电磁兼容性差、推挽变换器中晶体管可能出现直通电流、需要引入过流保护电路、不采取特殊措施限制容性负载启动困难等。充电电流。

以推挽式半桥自动发电机电压转换器[1]为例，考虑如何通过改变其工作模式在一定程度上消除或减少这些缺点。让我们通过引入谐振电路 [2] 将转换器转换为准谐振工作模式。在这种情况下，通过脉冲变压器初级绕组的电流形状如图 1 所示。 XNUMX.

半桥准谐振电源

在图中。图 2 显示了其中一个开关晶体管的电压和电流波形。从图中可以看出，转换器工作在准谐振模式下——这种情况下没有直通电流。

半桥准谐振电源

开关晶体管基极的电压降低并在脉冲结束时变为零。因此，向准谐振工作模式的转变完全消除了开关晶体管中的动态损耗以及与脉冲电源的敏感器件的电磁兼容性相关的问题，因为所生成的振荡的频谱急剧变窄。

半桥转换器与推挽桥转换器的不同之处在于所使用的晶体管数量较少。来自具有中间输出的推挽 - 晶体管上电压的一半。自发电转换器与带有主振荡器的转换器的不同之处，首先在于最少的元件数量、最大可能的效率，并且使用可饱和辅助变压器保证排除穿流的可能性。

半桥准谐振电源的电路没有列出的缺点，如图 3 所示。 XNUMX.

（点击放大）

主要技术特点

电源电压变化间隔，V....198...264
最大效率，%......92
输出电压，V，负载电阻为 36 Ohm......36
转换频率的工作间隔，kHz......12...57
最大输出功率，W ...... 70
输出电压纹波随工作频率变化的最大幅度，V......2,2

该 IP 包含以下组件：噪声抑制滤波器 C1C2L1，可防止转换器产生的高频纹波渗透到供电网络中；网络整流器VD1和滤波电容器C3；负载 R1R2VD2K1U1VD3VD4R6R7C7 中的过载和短路保护电路。保护电路消耗的电流较小，因此对电源的整体效率影响不大，但如果需要，可以通过将VD2稳压二极管替换为更高电压的稳压二极管来稍微提高效率。电阻器R6和R7形成导通晶闸管光耦合器的发光二极管所需的分压器。如果用单个变量代替这些固定电阻，则可以在很宽的范围内调整保护响应阈值。如果打算给大电容（大于5000微法）的负载供电，为避免保护误报，应增大电容C7的容量，但开机前的等待时间会变长。在这种情况下增加。

元件R3、R4、C4、C5形成分压器。关闭电源后，需要电阻器 R3、R4 对滤波器 C3 和分压器 C4C5 的电容器进行放电。电容器C6和电感器L2是谐振电路。触发电路与文章[1]中描述的装置完全相同。它由晶体管VT3、电阻器R10-R12和电容器C10组成。晶体管VT3工作在雪崩模式。触发脉冲打开晶体管 VT2，提供初始不对称性。

二极管VD5-VD8——输出整流器，带滤波电容器C8、C9。 LED HL1 指示 IP 输出处是否存在电压。自生振荡是变压器T1的绕组III通过限流电阻R2正反馈到变压器T9的绕组III的结果。随着其电阻减小，转换频率降低，从而导致源的最大效率向更高的负载功率转变。

该器件使用电容器 K73-17（C1、C2、C6、C9、C10）、K73-11（C4、C5）、K50-32（C3）、K50-24（C7、C8）。所有电阻均为 C2-23。可以使用其他元件来代替指定的电容器和电阻器，但是，应该选择在电源转换的工作频率范围内具有最小介电损耗角正切的电容器。

二极管电桥 VD1 - 任何允许正向电流大于 1 A 且允许反向电压至少 400 V 的二极管，例如 BR310。也可以使用通过桥式电路连接的分立二极管，例如 KD202R。器件中最好使用KT315G（VT3）晶体管，触发电路立即与其配合，必须选择KT315B晶体管，最好不要使用KT315A、KT315V晶体管。晶体管 KT826V（VT1、VT2）可与任何 KT826 或 KT812A、KT812B 系列互换。由于损耗低，晶体管不能安装在散热器上。输出整流器KD213A（VD5-VD8）的二极管可以用KD213B、KD213V或KD2997、KD2999系列代替。它们应安装在冷却表面积至少为 10 cm2 的散热器上。

IP 使用工作电压为 10.1 V 的电磁直流继电器 GBR11.24-24，能够在电压高达 8 V 的电路中切换 250 A 的交流电。它可以被任何其他允许切换交流电的继电器替换。在电压为 1 V 的电路中，电流至少为 250 A。但是，建议使用具有最小开关电流的继电器，以提高电源效率，因为开关电流越低，电阻器 R1 的阻值越大、R2 以及它们上消耗的功率较少。

扼流圈 L1、L2 和变压器 T1 使用现成的 - 来自旧的 EC1060 计算机：L1 - I5、L2 - 4777026 或 009-01、T1 - 052-02。你可以自己做。电感器L1缠绕（同时绕两个绕组）在铁氧体（例如M28NM-A或M16NM9-2000级）或Alsifer制成的环形磁芯K2000x1x17上。其绕组包含 315 匝 PEV-2 0,3 线。

谐振扼流圈L2缠绕在由M20NM-A铁氧体制成的环形磁芯K10x5x2000上。其绕组包含 13 匝 PEV-2 0,6 线。

变压器T1绕在由M45NM28-8铁氧体制成的K2000x1x17环形磁路上。绕组I包含200匝PEV-2 0,6电线，绕组II - 35匝PEV-2 1电线，绕组III - 5匝PEV-2 0,6电线。磁路上绕组的缠绕顺序是任意的。绕组之间需要铺设一层绝缘层，例如氟塑料胶带。此外，变压器还应该用蜡烛石蜡或纯地蜡等进行浸渍。这不仅会增加绝缘体的介电强度，还会减少电源闲置时产生的嗡嗡声。

变压器T2绕在由M20NM-A铁氧体制成的K10x5x2000环形磁路上。绕组 I 和 II 各包含七匝 PEV-2 0,3 导线（它们同时缠绕在两根导线中），绕组 III 包含九匝 PEV-2 0,3 导线。

IP的设计可以是任意的，电路板上元件的相对位置并不重要。唯一重要的是通过自然对流确保半导体器件有良好的空气流动，或者将电源安装在受电设备内部靠近风扇的位置。

尽管值得确保转换器在准谐振模式下运行，但所描述的 IP 实际上不需要调整。为此，将等效负载连接到电源的输出 - 功率为 100 W、电阻为 36 欧姆的电阻器。与电容器 C6 串联，还包括一个电阻为 0,1 ... 1 Ohm、功率为 1 ... 2 W 的附加电阻。示波器探头连接到一个附加电阻：公共端 - 到分压器 R3R4C4C5 的中点，信号 - 到电容器 C6。您必须确保示波器未通过电流方式连接到网络。若连接，应通过变比为1：1的隔离变压器接入网络。无论如何，必须遵守安全规定。给 IP 通电后，他们确信存在零暂停的钟形电流脉冲。如果脉冲形状与图 1 所示的不同。如图2所示，需要选择电感器LXNUMX的匝数直至获得谐振。

在电阻为 0,1 欧姆的附加电阻上，脉冲幅度应约为 0,1 V。现在您应该将开关晶体管 VT2 上的电流和电压形状与图 2 所示的形状进行比较。 XNUMX 个图表。如果它们形状接近，IP 就会以准谐振模式运行。

保护阈值可以更改。为此，请选择电阻器 R7 的阻值，以便保护在所需的负载电流下运行。如果负载功率小于70W时需要关闭电源，则应减小电阻R7的阻值。

为了限制开机时电容C3的充电电流，我们建议在任何网线断点处连接一个阻值为5,6…10欧姆、功率为2W的电阻。

文学

Baraboshkin D. 改进经济供电。 - 广播，1985 年，第 6 期，第 51,52 页XNUMX。
Konovalov E. 准谐振电压转换器。 - 广播，1996 年，第 2 期，第 52 页55-XNUMX。

作者：E. Gaino, E. Maskatov, Taganrog, Rostov region。

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