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3875移相全桥高压大功率电源的研制中,一些扫盲和见解.

这两天做了一个大功率的高压电源10KV/5A,由于是研发任务,一些特殊元件需要采购,闲了几天,想查找一些相关资料,少走弯路,于是发现了这个论坛,其实也不能说是发现,之前也听说过了,一直没空来看看.浏览了一些帖子,果然很有些收获,很希望能和大家一起来交流学习,更希望能得到大师的亲手指点,让我的技术能更上一层楼,了解到没有付出就没有回报的道理,我决定写下这样一个帖子,抛砖引玉,等候大家的指导.
查阅了一些求助的帖子,发现大师们确实都喜欢回答一些更尖锐更奇怪的问题,而一些基础类的问题往往卡住了不少新手,我想就从3875控制的移相全桥电源设计为引子,从一些基本问题开始,介绍一下.
先说一些基本问题吧.大师们不要笑,因为一些才开始做的朋友确实不知道.建议大家做这类设计之前多参考些资料,我下面的这些话也就是废话了.
一、3875的移相角问题,3875电流检测脚低于2.5V的情况下,如果移相出现问题,请仔细核对斜坡补偿和斜坡电压的参数,另外,驱动波形输出端要带栅极电阻和电容.有的朋友以为是芯片保护,进入打嗝工作了,而电流检测脚又没有问题,常常查找不到原因.
驱动电路引申问题,要得到更好的驱动波形,建议用图腾柱加驱动变压器,驱动变压器采用磁罐为最佳,至于原因么,漏磁少,我们做脉冲变压器都是用磁罐做的.对于波形的前后沿有一定的改良.窄脉宽也能良好的输出.
二、超前臂和滞后臂问题,这个也有人问到,C,D是超前臂,A,B是滞后臂,这也是个小问题.
三、软启动和软开关问题,是滞后臂不易实现ZVS,而且是轻载时不易实现.因此,空载易炸管子首要应该小心注意轻载时滞后臂管子上的波形.而软启动是移相角慢慢增大,而不是脉宽慢慢变宽,所以不要看着一只管子的波形说它没有软启动.软启动可以设置稍大的电解电容,有条件的话可以采用钽电容.
以上是一些小问题的扫盲,下面提出一些小的电路优化办法.
驱动电路优化:以下是驱动变压器到管子间的电路
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这个电路能够在低电平时,通过PNP三极管迅速将管子GS结电容的电放掉,实现管子的迅速关断.而想要进一步减小管子开通时候的尖峰,可以将D9,D13换成电阻,让管子导通变慢,先进入放大状态,能有效减小电流突变,从而减小电压尖峰.软开关上我没有这么用过,因为软开关没什么必要,或者它还有些我没想到的不良影响,希望大家指正.
   变压器与辅助谐振网络:
对于高压变压器来说,由于变比大,次级匝数多,高频下集肤效应,分布电容往往很大,因此分布电容往往是影响电源工作的最大祸源,减小它是高压电源关键的部分.可以采用分段绕制,多组输出,同一组绕组的话,也可以分成多段来绕,然后再串起来使用.分布电容是由集肤效应、压差、距离、决定的,也就是说,压差大的绕线,隔得远了,分布电容就小了.减小它,场管导通初期给分布电容充电的电流尖峰也就小了,而电流突变越小,电源的 整体效果我就不用多说了哦.
为了去掉初次级之间的分布电容,可以用铜皮绕一个0.9匝的屏蔽层,然后接大地使用.
关于变压器的漏感,我个人认为,虽然这里就是需要利用漏感来谐振,但绕制变压器时候还是应该让漏感越小越好,不要刻意去加大漏感,外加谐振电感或饱和电感仍然是必要的.磁芯还是得选择高频的磁芯,我目前用的还是铁氧体.
   电压采样和反馈:
采样可以在滤波后(滤波用高压电容均压串联),接入多只电阻分压采样,电阻上再并上一些瓷片电容,有一定的加速和滤波作用.对于指标要求比较高的电源,可以在后级用运放补偿后再通过光耦反馈回芯片,这样避免了光耦的不线性和漂移,也减小了一定的干扰.缺点是还需另外单独的隔离电源给运放供电.基准可以用TL431来做.
   电源的保护:
高压易打火,可以用线圈检测电流突变来做打火保护,也可以检测电流上升斜率来做,初级再加一个过流保护直接跳闸,能有效的保护场管.
暂时就先说这些吧,下面说说我的一个问题.
我现在用电流检测脚做的保护,有一个问题想问一下,之前单独发过一个帖子.但是没人回复,唰唰的就掉下去了,3875芯片保护后,再工作起来到底需要多久呢?我现在测试的是2ms恢复,但如果连续几次关断信号过来,就关的时间更长了,有时候甚至是几百毫秒,我这里说的不是软启动时间,是脉冲再出来的时间.
我这个电源需要它能够打火后能连续工作,而且间隔时间太长是不行的,我希望能先弄清楚是不是3875本身的原因,然后再想别的办法解决它.能帮忙的朋友请多提意见,这里先行谢过了.
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yuyan
LV.9
2
2009-08-21 20:02
勇气可嘉!
3875没有电流检测脚吧,只有个CS使能端!
你应该用的IGBT,驱动电路怎么那么负载?
钽电容最好不要用,特别是军工电源!
关于电源保护恢复后的时间问题,调下SS端的电容应有效果!
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2009-08-22 09:03
@yuyan
勇气可嘉!3875没有电流检测脚吧,只有个CS使能端!你应该用的IGBT,驱动电路怎么那么负载?钽电容最好不要用,特别是军工电源!关于电源保护恢复后的时间问题,调下SS端的电容应有效果!
谢谢,
抱歉我没有说清楚,我说的电流检测脚就是说的CS脚,它是过电流比较器的同相输入端.我对于芯片的内部结构从来没太深入的研究,也不怎么懂,只能说是会用吧.到现在用了那么多次的芯片还是不杂熟,说来很惭愧.
我用的还是场管,并联使用,主要还是想做高频率,而且IGBT有电流拖尾,ZVZCS我没有做过,不敢轻易尝试.这个电源是电子枪电源,不是军工的行波管电源之类,所以稳定度要求和动态响应应该都还好,我现在较为头疼的就是保护,还有我的电感是否合适,包括谐振电感和后面的滤波电感.谐振电感我准备先用EC90绕来看看,滤波电感我4组分别用了一个6mH的电感,是用黄白环,每个绕了200多匝,不知道会不会发热,整流用的硅堆很大,每只6KV的耐压,我选用了20KV的,担心它发热以后耐压减小.
这种大电流的我没有做过,不知道还会有哪些问题,有经验的前辈多多给点意见,先谢谢啦
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2009-08-22 09:04
@adambeebee
谢谢,抱歉我没有说清楚,我说的电流检测脚就是说的CS脚,它是过电流比较器的同相输入端.我对于芯片的内部结构从来没太深入的研究,也不怎么懂,只能说是会用吧.到现在用了那么多次的芯片还是不杂熟,说来很惭愧.我用的还是场管,并联使用,主要还是想做高频率,而且IGBT有电流拖尾,ZVZCS我没有做过,不敢轻易尝试.这个电源是电子枪电源,不是军工的行波管电源之类,所以稳定度要求和动态响应应该都还好,我现在较为头疼的就是保护,还有我的电感是否合适,包括谐振电感和后面的滤波电感.谐振电感我准备先用EC90绕来看看,滤波电感我4组分别用了一个6mH的电感,是用黄白环,每个绕了200多匝,不知道会不会发热,整流用的硅堆很大,每只6KV的耐压,我选用了20KV的,担心它发热以后耐压减小.这种大电流的我没有做过,不知道还会有哪些问题,有经验的前辈多多给点意见,先谢谢啦
哦,我频率暂定的100K.
关于保护的问题,我说的不是软启动过程,就是说输出端维持低电平的时间太长,软启动似乎是从0开始相移,而不是没输出.
软启动脚,我现在只用一个104的电容,效果还是一样.可能确实是芯片问题了,我不怎么懂,494做的硬开关全桥电源,可以做只关断一两个脉冲的.3875的CS脚不能这么用么?实在不行我只有想别的办法保护了.
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LV.1
5
2009-08-22 11:11
50KW 恐怖
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lijunkof
LV.5
6
2009-08-22 23:37
@adambeebee
哦,我频率暂定的100K.关于保护的问题,我说的不是软启动过程,就是说输出端维持低电平的时间太长,软启动似乎是从0开始相移,而不是没输出.软启动脚,我现在只用一个104的电容,效果还是一样.可能确实是芯片问题了,我不怎么懂,494做的硬开关全桥电源,可以做只关断一两个脉冲的.3875的CS脚不能这么用么?实在不行我只有想别的办法保护了.
50KW 100KHz 仰视......
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2009-08-24 15:04
@adambeebee
哦,我频率暂定的100K.关于保护的问题,我说的不是软启动过程,就是说输出端维持低电平的时间太长,软启动似乎是从0开始相移,而不是没输出.软启动脚,我现在只用一个104的电容,效果还是一样.可能确实是芯片问题了,我不怎么懂,494做的硬开关全桥电源,可以做只关断一两个脉冲的.3875的CS脚不能这么用么?实在不行我只有想别的办法保护了.
我现在比较主要关心的有:
1、空载时的软开关能否实现:我目前的谐振电感参数是按照30%带载计算的,那么在空载时候,可能就靠辅助谐振网络续流,软开关可能失效,不知道会不会引起尖峰从而打坏二次整流硅堆.我的硅堆选择的耐压暂时是比较高的.
2、二次整流硅堆发热情况:分布电容和寄生电容与漏感形成的震荡到底会有多大能量,以及换流初期是不是会产生较大的能量损耗,高频下承受的住么.正式由于这些考虑,我暂时选择的20KV,5A的硅堆,(正常情况是6KV/1A)这造成了现在暂时体积很大.
3、我的滤波电容用Φ80黄白磁环是否合理,现在每只大概绕了200匝,4只6mH,发热情况会如何,会不会对整流硅堆造成影响,滤波电感对于整流硅堆的影响具体应该怎样分析,我这点还没有吃透.
后面我会慢慢更新我的调试过程,遇到的问题会和大家一起分享.
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slslsl651
LV.4
8
2010-11-09 14:27
谢谢,这样的帖子对我们新手很有帮助
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871175170
LV.1
9
2011-04-22 16:58
能提供完整的控制驱动电路吗,特别是3875的外围电路  
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2013-08-05 17:56

现在我的移相全桥会烧超前臂两个管子,每次都在没预兆的时候烧的所以没有波形,前辈看看有没有好的思路可以帮我分析一下

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小斯
LV.2
11
2018-01-10 09:40

驱动波形输出端要带栅极电阻和电容.有的朋友以为是芯片保护,进入打嗝工作了,而电流检测脚又没有问题,常常查找不到原因.???

这句话讲的是3875输出的4个引脚接电阻电容吗?之后再经过驱动放大芯片,变压器到开关管。

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小斯
LV.2
12
2018-01-10 09:41
问题比较急,谢谢解答。
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