可调压大功率电源方案分享之主电路设计

可调压的大功率电源目前在航空航天、运输和工业制造等领域的应用非常广泛，这种大功率电源的新产品研发也同样是很多工程师日常工作的重点。本文将会在今明两天的分享中，为各位工程师提供一种新型的大功率电源方案，希望对各位工程师的设计工作有所帮助。

在本方案中，这一大功率电源能够实现0-150V范围内的电压连续可调，且工作稳定性强，主电路结构和控制电路简单，同时，这一电源系统还具有过流和短路保护，其开关频率为20kHz。本方案所设计的这一可调压大功率电源电路原理框图如图1所示。

图1 可调压大功率电源电路原理框图

从上图中可以看到，在这一大功率电源的电路系统中，来自电网的220V单相交流电首先将会经晶闸管单相半控桥式整流、LC滤波，再经DC/AC变换器、整流、LC滤波（这里简称DC-DC变换器），之后便会获得0～150V连续可调的直流稳定输出电压Uo。此外，本机还由辅助电源，PWM控制器，放大、隔离驱动电路，过流和短路保护等部分组成。

主电路设计

在了解了这一可调压的大功率电源系统原理框图后，接下来需要完成的是主电路的系统设计。在本方案中，为了有效提高大范围可调输出电压稳定度，同时降低主开关元件耐压要求，减小整机体积和重量，本机采用晶闸管单相半控桥式整流滤波电路，为DC-DC开关电源变换器提供直流稳定输入电压Ui。在本方案中，主电路系统中的变换器采用两功率场效应管、二极管箝位的单端正激式结构，主开关元件为功率V2MOSFET模块，其电路系统设计情况如下图图2所示。

图2 单端正激式DC-DC变换器电路原理图

在实际的电路系统设计过程中，这种变换器主要使用了两只开关管，从而进一步降低了功率V2MOSFET管的耐压要求。在本方案中，这一大功率电源的主电路系统中只要一只集成脉宽调制（PWM）控制器进行脉冲激励，不需要分频，控制电路相对比较简单，对高压开关管，存储时间的一致性要求不高，没有共同通导问题，没有电路不对称引起高频变压器单向偏磁，也不存在合闸瞬间的变压器饱和等问题，有利于提高长期工作的稳定性和可靠性。

在这一大功率电源的主电路系统设计过程中，本方案所选择的高频变压器B采用无中心抽头、初次级各一个绕组的结构和E型铁氧体磁芯。输出整流器为有续流二极管的半波整流、LC滤波方式，目的在于降低管耗、减小发热、提高效率。

以上就是本文针对一种可调压的大功率电源的主电路系统，所进行的分享，明天我们将会继续就该电源设计方案中的控制电路设计情况做进一步的分析和介绍，欢迎大家继续关注。