觸發(fā)電路:
采用脈沖變壓器觸發(fā)是應(yīng)用最廣泛最成熟的電路形式。
上圖中電路使用變壓器T傳輸脈沖信號。故稱為脈沖變壓器。當(dāng)觸發(fā)脈沖為H(高電平)時,將高頻振蕩器或高頻調(diào)制脈沖信號輸出驅(qū)動SCR。當(dāng)觸發(fā)脈沖為L(低電平)時,與門關(guān)閉輸出。一次繞組并聯(lián)的Vs(穩(wěn)壓管) D1(二極管)元件。在VT截止時,提供T勵磁繞組復(fù)位,并保護(hù)VT開關(guān)管關(guān)斷的電壓尖峰。
脈沖變壓器設(shè)計:
驅(qū)動變壓器的設(shè)計一般按照正激的方式設(shè)計,匝比根據(jù)輸入和輸出電壓以及占空比確定。 一般用鐵氧體磁芯。EE、EER、ETD型。這些骨架有貼片的也有插件的。EP和環(huán)形磁芯制作驅(qū)動變壓器可以把漏感做到 1%以內(nèi),但工藝比較復(fù)雜。
原邊的感量越大越好,能減少勵磁電流并提升變壓器效率。繞線根據(jù)開關(guān)頻率(集膚深度)和電流有效值選擇線徑。磁芯不飽和,繞線和磁芯溫升符合降額規(guī)范就好。
驅(qū)動變壓器的關(guān)鍵參數(shù):
驅(qū)動變壓器主要關(guān)注信號(波形)完整性,所以要將寄生參數(shù)(漏感,繞組電容)減到最少,相對正激電源變壓器,驅(qū)動變壓器設(shè)計和工藝要求更嚴(yán)苛。
變壓器繞制:
驅(qū)動變壓器主要作用是隔離驅(qū)動需要傳遞波形,如果繞制工藝設(shè)計不好,會導(dǎo)致波形失真,影響整個產(chǎn)品的效率和EMC。驅(qū)動變壓器傳輸?shù)墓β什淮?,對趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)考慮不多。主要是耦合效果,繞組弱耦合會產(chǎn)生漏感,繞組的層,匝間會產(chǎn)生電容。
一般副邊設(shè)計兩個繞組,用于觸發(fā)雙向SCR。在發(fā)觸發(fā)脈沖時,兩個反并聯(lián)SCR同時得到觸發(fā)脈沖。故有以下幾種繞法:
普通疊層繞法:
這樣的變壓器繞制工藝簡單,推薦次級(NS)雙線并繞,這樣兩個繞組直流電阻,交流電阻相等。兩線圈完全平衡,并且電壓對中心抽頭對稱。一致性較好但漏感稍大,耦合電容小。
普通繞法用于傳輸?shù)牟ㄐ晤l率較高時,特別是大功率電源的驅(qū)動時,容易產(chǎn)生失真,上升沿與下降沿時間變長,且有明顯的振蕩。
推薦以下的三明治繞制方法,可以提升驅(qū)動性能,不過繞制成本上升了。
初級夾次級的繞法(也叫初級平均繞法) ,此種繞法有量大優(yōu)點 ,這樣有利于初次級的耦合,減少漏感;還有利于繞線的平整度;缺點是由于初次級有兩個接觸面,繞組耦合電容比較大,所以EMI又比較難過。
次級夾初級的繞法(也叫次級平均繞法),當(dāng)輸出是低壓大電流時,一般采用此種繞法,優(yōu)點是可以有效降低銅損引起的溫升和減少初級耦合至變壓器磁芯高頻干擾。
以上繞制方法是網(wǎng)上資料總結(jié)的經(jīng)驗,可以分別嘗試,實際測試波形為準(zhǔn)。
高頻震蕩器設(shè)計:
一般用多諧振蕩器,多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖方波,可以用數(shù)字邏輯電路和555時基電路實現(xiàn)。
555時基電路:
555時基電路,只需要外接少量幾個阻容原件,就可以組成不同用途的脈沖電路。圖中電路先用555芯片產(chǎn)生40kHz左右的方波信號,再經(jīng)過D觸發(fā)器脈沖整形(脈沖信號在傳輸過程中,會變得不規(guī)則頂部產(chǎn)生干擾,前后沿變差等)2分頻為20左右的方波。占空比0.5,脈沖寬度25us。滿足驅(qū)動SCR。
仿真波形:
脈沖列震蕩器設(shè)計:
為了簡化脈沖傳送,一般載波頻率為5~20kHz,任何一種寬度的脈沖都可以調(diào)制成脈沖列。
仿真原理圖:
仿真波形:
此電路用簡單的NAND實現(xiàn)了波形調(diào)制方便小尺寸的驅(qū)動變壓器設(shè)計,并且能在未發(fā)觸發(fā)脈沖時,關(guān)閉振蕩器提升EMC性能。
SCR驅(qū)動電路重點測試:
- 測試驅(qū)動電壓: ±峰值電壓,du/dt
- 測試驅(qū)動電流: 最小峰值,平臺值,di/dt
- 測試功率:平均功率
實測驅(qū)動波形:
SCR降額(設(shè)計裕量)艾默生規(guī)范:
-
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