HT-220/10高頻開關(guān)電源的研制

摘要：使用無損吸收電路，能夠提高硬開關(guān)PFC的工作頻率，并降低開關(guān)損耗。應(yīng)用全橋移相軟開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了DC/DC變換器的大功率輸出。通過應(yīng)用這兩種技術(shù)，研制HF220/10型高頻開關(guān)電源。
關(guān)鍵詞：無損吸收PFC變換器ZVSFB

1前言

目前，在我國的變電站、發(fā)電站等使用直流電的場合，普遍都是采用相控電源。體積大、效率低、性能指標(biāo)差等是這種電源的缺點(diǎn)。隨著高頻開關(guān)變換技術(shù)的發(fā)展，這種缺點(diǎn)變得日益突出了。特別是近年來，器件和電能變換技術(shù)的發(fā)展，促使高頻開關(guān)電源走向小型化、重量更輕、效率更高。西安華騰光電有限責(zé)任公司正是順應(yīng)這一歷史潮流開發(fā)出了HT220/10型高頻開關(guān)電源。

HT220/10型高頻開關(guān)電源是專為分合閘繼電器動力母線設(shè)計(jì)的直流電源。該型號系單相AC220V（±15％)輸入，DC286V/10A輸出的高性能穩(wěn)壓電源。其輸入采用無損吸收、PFC校正電路，直流變換部分采用最新的全橋移相軟開關(guān)技術(shù)（ZVSFB)。這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使本機(jī)具有較高的效率，功率因數(shù)≥0.99，THD≤5％，效率≥92％。

圖1PFC主電路原理圖

2無損吸收PFC電路

如圖1所示的無損吸收PFC主電路的原理圖。圖中B1為整流橋，L1為PFC升壓電感，D1為隔直二極管，S1為開關(guān)管，C1，C2，D2，D3和D4，L2組成無損吸收網(wǎng)路，C3為輸出濾波電容。具體分析過程如下：當(dāng)S1斷開前，C2中的能量通過D5及L2轉(zhuǎn)移到了C1中，C2的電壓降至0。C1的極性如圖1所示。當(dāng)S1斷開時，C2上開始為零電壓，L1中的電流通過D3給C2充電，直到D1導(dǎo)通為止。并且C2的電位通過D4、D5箝位到輸出電壓。同時C1通過D2向負(fù)載放電，能抑制S1漏極上電壓的上升時間，從而充分地保證S1關(guān)斷在零電壓狀態(tài)下。當(dāng)S1合上時，C1的左端通過S1接地，電容C2上的電荷通過D5、L2轉(zhuǎn)移到C1中。當(dāng)開關(guān)再次關(guān)斷的時候，重復(fù)上述過程。

3DC/DC變換器電路

HT220/10型電源的直流變換部分采用ZVSZCSFB技術(shù)，其具體的主電路如圖2所示，圖中S1～S4為開關(guān)管，帶反并聯(lián)二極管，C1為隔直電容，Lr為諧振電感，L為輸出濾波電感，C0為輸出濾波電容，R為負(fù)載，其中S1、S2為超前橋臂，S3、S4為滯后橋臂。其基本工作電壓波形如圖3所示。圖中Ip＊為傳統(tǒng)的ZVSFB變換器的原邊電流波形，Ip為ZVSZCSFB變換器的原邊電流波形，圖3中的ICS1為ZCS電路中電容的充放電波形。

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圖2DC/DC主電路原理圖

圖3ZVSZCSFB變換器波形圖