三相IGBT全橋隔離驅(qū)動電源設(shè)計(jì)

1、三相IGBT全橋隔離驅(qū)動電源設(shè)計(jì)針對10 kW三相IGBT全橋變換器設(shè)計(jì)了一種隔離驅(qū)動電源，提供4路相互隔離的輸出，每路輸出均提供+15 V/-9 V電源。電源功率較小，考慮成本和效率，采用單端反激式結(jié)構(gòu)。電源內(nèi)部反饋網(wǎng)絡(luò)采用電壓和電流反饋雙閉環(huán)串極結(jié)構(gòu)，分別從電壓輸出端和電流采樣電阻上得到電壓電流反饋信號，經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)輸入到PWM控制器，PWM控制器根據(jù)反饋信號大小調(diào)節(jié)其輸出開關(guān)脈沖的占空比，以此來保持輸出電壓的穩(wěn)定。一、 三相IGBT全橋隔離驅(qū)動電源設(shè)計(jì)三相IGBT全橋隔離驅(qū)動電源采用電流型PWM控制器LIC3845，輸出4路相互隔離的+15 V/-9 V，如圖1所示。其中，一路額定輸出電流

2、為0.2 A，用于三相全橋下橋臂共射極連接的3個IGBT的驅(qū)動供電，另外3路額定輸出電流為0.1 A，分別用于上橋臂的3個IGBT的驅(qū)動供電。三相IGBT全橋格力驅(qū)動電源以下是電路工作原理開關(guān)脈沖的產(chǎn)生開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器的初級電流逐漸增大，采樣電阻風(fēng)上的壓降增加，通過RC濾波電路反饋到芯片UC3845的3腳，與電流取樣比較器的另一端進(jìn)行比較，當(dāng)這個壓降達(dá)到UC3845的1管腳建立的門限電平時，鎖存器復(fù)位，開關(guān)管截止。UC3845作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)的導(dǎo)通由UC3845內(nèi)部振蕩器開始，到變壓器初級電流到達(dá)管腳1建立的門限電平時為止。占空比的調(diào)節(jié)變壓器+15 V，-9 v/0.2 A

3、一路輸出電壓通過TL431a和光耦PC817反饋到UC3845的1腳，UC3845的2腳接地，UC3845內(nèi)部誤差比較放大器的輸入誤差總是固定的，將PC817的光電晶體管視為可變電阻，1腳的反饋信號改變的是誤差比較放大器的增益，其等效電路如圖2所示。改變誤差放大器增益等效電路當(dāng)+15 V、-9V/0.2 A一路輸出電壓過高時，TL431參考端電壓升高，陰極電壓降低，光耦PC817二極管的電流增大，晶體管電流也相應(yīng)增大，UC3845的1腳電壓降低，流過開關(guān)管的峰值電流減小，占空比減小，使得輸出電壓降低。當(dāng)輸出電壓偏低時與上述情況正好相反。+15 V/-9 V電壓的產(chǎn)生圖1所示的隔離電源的變壓器次

4、級4路實(shí)際輸出+24 V的電壓，為得到+15 V/-9 V的電壓，采用15 V穩(wěn)壓二極管和電阻串聯(lián)的形式。也可以采用變壓器次級引出中間抽頭的方式，但這種方式占用變壓器管腳太多，變壓器骨架管腳數(shù)目會不足。反激式變壓器設(shè)計(jì) 單端反激式變壓器可工作在電流連續(xù)模式(CCM)或斷續(xù)模式(DCM)，但在CCM模式下變壓器磁芯易飽和發(fā)熱，通常設(shè)計(jì)為DCM下工作。確定已知參數(shù)：直流輸入電壓的最大值Uinmax和最小值Uinmax;輸出電壓Uo、功率Po;開關(guān)頻率f、工作效率、開關(guān)導(dǎo)通壓降UDS。在反激變壓器中，次級反激電壓VOR與輸入電壓之和不能高于開關(guān)管的耐壓USmax，電壓電流反饋回路參數(shù)設(shè)計(jì)2.536

5、V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。它的參考端輸入電流值為2A，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪聲的影響，通常取流過電阻Rlow的電流為參考輸入端電流的100倍以上，所以得Rlow的取值范圍：在該范圍內(nèi)給Rlow取值。根據(jù)Rup，Rlow，Uo，Uref的關(guān)系，得到TL431a的陰極電壓Uka在2.5 V36 V變化時，陰極電流Ika范圍是1150 mA，當(dāng)PC817的正向電流If為0時，必須保證Ika至少為1 mA，所以Ibias至少為1 mA，此時PC817的正向壓降Uf即Ubias小于1.2 V，所以Rbias的范圍：UC3845的1腳正常電壓為0.8 V6.2 V，由PC817的技術(shù)資料得：當(dāng)P

6、C817二極管正向電流If為3 mA左右時，晶體管集射電流Ic在4 mA左右變化，集射電壓Uce在很寬的范圍內(nèi)線性變化，符合UC3845的控制要求，所以取PC817二極管正向電流If為3 mA，取TL431a陰極電流Ika為不大于150 mA的確定值(例如20 mA)。由此根據(jù)可得Rbias的值;又由TL431a陰極工作電位為2.536 V得到Rf的取值范圍：二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形。表1為隔離電源在空載和帶載(+15 V，-9 V/0.2 A一路輸出帶載240 ，另外3路輸出各帶載120 )下的4路輸出電壓值及相應(yīng)的負(fù)載調(diào)整率。圖3為+15 V，-9 V/0.2 A一路輸出帶載時的電壓波形。圖3為+15 V，-9 V/0.2 A一路帶載輸出電壓：深色CH1為+15 V輸出，淺色CH2為-9 V輸出。+15V,9V/0.2A一路帶載輸出電壓由上文總結(jié)出設(shè)計(jì)制作了基于電流型PWM控制器UC3845的三相IGBT全橋隔離驅(qū)動電源，