一種寬輸入雙管反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

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(kāi)關(guān)電源來(lái)為低壓微控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)隔離電源的設(shè)計(jì)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(wèn)題。
關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；PWM；變壓器；MOSFET

0 引言
根據(jù)《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)研制技術(shù)協(xié)議》的規(guī)定，接入太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池陣列在最強(qiáng)光照的情況下的開(kāi)路電壓將不能超過(guò)750 V，最低不低于120 V。本文介紹的開(kāi)關(guān)電源就是在120～750 V的輸入電壓范圍內(nèi)能穩(wěn)定地輸出，從而使太陽(yáng)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(nèi)穩(wěn)定地為低壓控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)器以及LCD供電，并使系統(tǒng)可靠地工作。

1 電路拓?fù)?br /> 本設(shè)計(jì)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，當(dāng)VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，DC電源和變壓器初級(jí)組成回路，變壓器初級(jí)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(chǔ)在變壓器中，這時(shí)，由于次級(jí)的二極管VD3的截止作用，使得變壓器不能向次級(jí)傳送能量；而當(dāng)VT1和VT2同時(shí)關(guān)斷的時(shí)候，由于反激的作用，變壓器初級(jí)的電壓反向，鉗位二極管VD1和VD2導(dǎo)通，以把原邊繞組的反激電壓和開(kāi)關(guān)管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時(shí)，存儲(chǔ)在變壓器的能量一部分向副邊傳遞，另一部分通過(guò)鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時(shí)間內(nèi)，變壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，VT1和VT2又同時(shí)開(kāi)通，以進(jìn)入下一個(gè)周期。整個(gè)電路通過(guò)連續(xù)地開(kāi)關(guān)VT1和VT2，就可以得到穩(wěn)定的直流輸出。

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