觸發電路:
采用脈沖變壓器觸發是應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。當觸發脈沖為H(高電平)時,將高頻振蕩器或高頻調制脈沖信號輸出驅動SCR。當觸發脈沖為L(低電平)時,與門關閉輸出。一次繞組并聯的Vs(穩壓管) D1(二極管)元件。在VT截止時,提供T勵磁繞組復位,并保護VT開關管關斷的電壓尖峰。
脈沖變壓器設計:
驅動變壓器的設計一般按照正激的方式設計,匝比根據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和環形磁芯制作驅動變壓器可以把漏感做到 1%以內,但工藝比較復雜。
原邊的感量越大越好,能減少勵磁電流并提升變壓器效率。繞線根據開關頻率(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范就好。
驅動變壓器的關鍵參數:
驅動變壓器主要關注信號(波形)完整性,所以要將寄生參數(漏感,繞組電容)減到最少,相對正激電源變壓器,驅動變壓器設計和工藝要求更嚴苛。
變壓器繞制:
驅動變壓器主要作用是隔離驅動需要傳遞波形,如果繞制工藝設計不好,會導致波形失真,影響整個產品的效率和EMC。驅動變壓器傳輸的功率不大,對趨膚效應和臨近效應考慮不多。主要是耦合效果,繞組弱耦合會產生漏感,繞組的層,匝間會產生電容。
一般副邊設計兩個繞組,用于觸發雙向SCR。在發觸發脈沖時,兩個反并聯SCR同時得到觸發脈沖。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。
普通繞法用于傳輸的波形頻率較高時,特別是大功率電源的驅動時,容易產生失真,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),當輸出是低壓大電流時,一般采用此種繞法,優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。
以上繞制方法是網上資料總結的經驗,可以分別嘗試,實際測試波形為準。
高頻震蕩器設計:
一般用多諧振蕩器,多諧振蕩器產生脈沖方波,可以用數字邏輯電路和555時基電路實現。
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芯片產生40kHz左右的方波信號,再經過D觸發器脈沖整形(脈沖信號在傳輸過程中,會變得不規則頂部產生干擾,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。滿足驅動SCR。
仿真波形:
脈沖列震蕩器設計:
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制成脈沖列。
仿真原理圖:
仿真波形:
此電路用簡單的NAND實現了波形調制方便小尺寸的驅動變壓器設計,并且能在未發觸發脈沖時,關閉振蕩器提升EMC性能。
SCR驅動電路重點測試:
- 測試驅動電壓: ±峰值電壓,du/dt
- 測試驅動電流: 最小峰值,平臺值,di/dt
- 測試功率:平均功率
實測驅動波形:
SCR降額(設計裕量)艾默生規范:
-
二極管
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