基于TOP249的切割電源引弧電路研究
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時(shí)間：2012-01-16
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1、選擇磁芯
一般磁芯輸出功率和磁芯面積的經(jīng)驗(yàn)公式
Ae為變壓器磁芯有效截面積，Pt為高頻變壓器輸入輸出平均值。通過(guò)對(duì)常用磁芯的特點(diǎn)比較，同時(shí)考慮漏磁、散熱、功率等相關(guān)因素：
選用鐵氧體EI28型磁芯，Ae=1.21，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BS=4000×10-4T，100°C時(shí)為使變壓器工作在低磁損狀態(tài)，選最大工作Bmax為1500×10-4T。
2、原邊電感
3、初、次級(jí)匝數(shù)NP、NS
可以選用初級(jí)匝數(shù)為62匝，次級(jí)124匝。
4、反饋線圈匝數(shù)NB
VF為反饋電路整流管的正向壓降，VFB為反饋電路的反饋電壓，它與電路的類(lèi)型有關(guān)，選改進(jìn)型基本反饋電路，VFB=27.7V。，可得NB=5.7，實(shí)取6匝。
5、氣隙長(zhǎng)度
反激型變壓器的鐵芯必須留有氣隙，以使變壓器鐵芯承受較大的勵(lì)磁安匝數(shù)，防止鐵芯飽和，氣隙的寬度可由下式得出，我們?cè)O(shè)計(jì)為0.16cm。
在瞬變過(guò)程中，變壓器漏感和分布電容會(huì)引起浪涌電流和尖峰電壓及頂部振蕩，造成損耗增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成開(kāi)關(guān)管的損壞，因此應(yīng)嚴(yán)加控制。在輸出為高電壓、輸出繞組匝數(shù)多，層數(shù)多時(shí)，也應(yīng)考慮分布電容帶來(lái)的影響和危害。此外，降低分布電容有利于抵制高頻信號(hào)對(duì)負(fù)載的影響和干擾[4]。
3.3 倍壓電路電容、高壓整流管
由倍壓電路工作過(guò)程可知，每個(gè)周期電容的充電電壓大都能達(dá)到1700V，而電流很小，故選擇電容主要從耐壓值入手，可以選用耐壓2000V的陶瓷電容。高壓整流二極管最大反向電壓可達(dá)到1000V，可以選用耐壓值達(dá)15000V高壓整流硅堆。
4 影響引弧質(zhì)量的主要因素
1、高頻振蕩頻率對(duì)引弧的影響
要順利引弧，振蕩頻率一般不能低于150～200 KHZ，但也不能太高。若頻率很低，引弧電壓對(duì)中性氣體的穿透能力較低，不但不容易引弧，而且振蕩電路長(zhǎng)時(shí)間積累的大量能量可能會(huì)燒毀引弧裝置；反之，若頻率很高，電容電壓過(guò)低，P的點(diǎn)火能量不夠，也會(huì)造成引弧的不成功[6]。
2、火花放電器P的間隙對(duì)引弧的影響
若P的間隙過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致電路的振蕩頻率偏低，不但不容易引弧而且會(huì)使整機(jī)工作不可靠；P的間隙過(guò)小，將使電路的振蕩頻率偏高，也會(huì)使引弧成功率下降。理想情況下的間隙應(yīng)在1～1.5mm范圍內(nèi)。
3、充電電容對(duì)引弧的影響
充電電容量的大小直接影響振蕩回路充電時(shí)間的長(zhǎng)短，繼而會(huì)影響振蕩頻率的高低和引弧的成功率。若容值過(guò)小，端壓上升到P的擊穿電壓的時(shí)間變短，使得振蕩頻率#402;過(guò)大，不易引?。环粗?，若容值過(guò)大，則#402;過(guò)小，也不易引弧。一般理想值為3000～5000pF。
5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)調(diào)壓器輸出交流電壓為80V左右，經(jīng)整流后直流電壓可達(dá)100V，此時(shí)TOP249芯片剛剛啟動(dòng)（圖2）。高頻變壓器出現(xiàn)自激振蕩（圖3）。在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，用倍壓電路就能實(shí)現(xiàn)可靠引弧，在次級(jí)輸出接上分壓電阻可以測(cè)出波形（圖4）。從波形可以看出TOP249處于正常工作狀態(tài)，產(chǎn)生的波形比較理想。實(shí)驗(yàn)證明用TOP249實(shí)現(xiàn)的切割電源引弧電路工作穩(wěn)定可靠。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙家瑞等，空氣等離子弧切割機(jī)的原理和設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，1997
[2] TOPSwitch Tips,Techniques,and Troubleshooting Guide. Application Note AN-14.Power Integrations,INC.1996
[3] TOPSwitch Flyback Design Methodology. Application Note AN-16. Power Integrations,INC.1996
[4] TOPSwitch Flyback Transformer Construction Guide. Application Note AN-18. Power Integrations,INC.1996
[5] 沙占友等，特種集成電源最新應(yīng)用技術(shù)，人民郵電出版社，2000
[6] 景有泉 唐西勝等，基于IGBT逆變焊接切割電源高頻引弧電路的研究，電源世界，2001.6
倍壓整流電路相關(guān)文章:倍壓整流電路原理
評(píng)論