一種寬輸入雙管反激式開關電源的設計

摘要：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中通常使用寬輸入范圍的開關電源來為低壓微控制器、IGBT驅動器以及LCD供電。文中介紹了一種輸入范圍為120～800 V，輸出為20V／1A的開關隔離電源的設計方法，從而有效地解決了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的供電問題。
關鍵詞：開關電源；PWM；變壓器；MOSFET

0 引言
根據(jù)《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)研制技術協(xié)議》的規(guī)定，接入太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池陣列在最強光照的情況下的開路電壓將不能超過750 V，最低不低于120 V。本文介紹的開關電源就是在120～750 V的輸入電壓范圍內能穩(wěn)定地輸出，從而使太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能在協(xié)議規(guī)定的輸入范圍內穩(wěn)定地為低壓控制器、IGBT驅動器以及LCD供電，并使系統(tǒng)可靠地工作。

1 電路拓撲
本設計的電路拓撲結構如圖1所示，圖中，當VT1和VT2同時導通時，DC電源和變壓器初級組成回路，變壓器初級的電流上升，變壓器的磁通密度從初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw，并將能量存儲在變壓器中，這時，由于次級的二極管VD3的截止作用，使得變壓器不能向次級傳送能量；而當VT1和VT2同時關斷的時候，由于反激的作用，變壓器初級的電壓反向，鉗位二極管VD1和VD2導通，以把原邊繞組的反激電壓和開關管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時，存儲在變壓器的能量一部分向副邊傳遞，另一部分通過鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時間內，變壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經過一段時間，VT1和VT2又同時開通，以進入下一個周期。整個電路通過連續(xù)地開關VT1和VT2，就可以得到穩(wěn)定的直流輸出。

由于實際電路的分布參數(shù)以及開關管VT1和VT2的屬性并非完全相同，所以，VT1和VT2不是完全同時開關。當VT1先關斷時，變壓器初級T1、VT2和VD2組成回路續(xù)流，而當VT2關斷時，變壓器儲存的能量將向次級傳送；同理，當VT2先關斷，變壓器初級T1、VT1和VD1將組成回路續(xù)流，并當VT1關斷時，變壓器存儲的能量向次級傳送。
與一般采用單管加控制芯片的開關電源不同的是，本設計采用了上下兩個MOSFET，這樣做的目的一是可以降低每個開關管上承受的電壓，二是兩個開關管不需要采用兩個控制芯片來控制，而只用一個PWM波就可以實現(xiàn)兩個開關管的同時開通和關斷。