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3875移相全橋高壓大功率電源的研制中,一些掃盲和見解.

這兩天做了一個大功率的高壓電源10KV/5A,由于是研發任務,一些特殊元件需要采購,閑了幾天,想查找一些相關資料,少走彎路,于是發現了這個論壇,其實也不能說是發現,之前也聽說過了,一直沒空來看看.瀏覽了一些帖子,果然很有些收獲,很希望能和大家一起來交流學習,更希望能得到大師的親手指點,讓我的技術能更上一層樓,了解到沒有付出就沒有回報的道理,我決定寫下這樣一個帖子,拋磚引玉,等候大家的指導.
查閱了一些求助的帖子,發現大師們確實都喜歡回答一些更尖銳更奇怪的問題,而一些基礎類的問題往往卡住了不少新手,我想就從3875控制的移相全橋電源設計為引子,從一些基本問題開始,介紹一下.
先說一些基本問題吧.大師們不要笑,因為一些才開始做的朋友確實不知道.建議大家做這類設計之前多參考些資料,我下面的這些話也就是廢話了.
一、3875的移相角問題,3875電流檢測腳低于2.5V的情況下,如果移相出現問題,請仔細核對斜坡補償和斜坡電壓的參數,另外,驅動波形輸出端要帶柵極電阻和電容.有的朋友以為是芯片保護,進入打嗝工作了,而電流檢測腳又沒有問題,常常查找不到原因.
驅動電路引申問題,要得到更好的驅動波形,建議用圖騰柱加驅動變壓器,驅動變壓器采用磁罐為最佳,至于原因么,漏磁少,我們做脈沖變壓器都是用磁罐做的.對于波形的前后沿有一定的改良.窄脈寬也能良好的輸出.
二、超前臂和滯后臂問題,這個也有人問到,C,D是超前臂,A,B是滯后臂,這也是個小問題.
三、軟啟動和軟開關問題,是滯后臂不易實現ZVS,而且是輕載時不易實現.因此,空載易炸管子首要應該小心注意輕載時滯后臂管子上的波形.而軟啟動是移相角慢慢增大,而不是脈寬慢慢變寬,所以不要看著一只管子的波形說它沒有軟啟動.軟啟動可以設置稍大的電解電容,有條件的話可以采用鉭電容.
以上是一些小問題的掃盲,下面提出一些小的電路優化辦法.
驅動電路優化:以下是驅動變壓器到管子間的電路

這個電路能夠在低電平時,通過PNP三極管迅速將管子GS結電容的電放掉,實現管子的迅速關斷.而想要進一步減小管子開通時候的尖峰,可以將D9,D13換成電阻,讓管子導通變慢,先進入放大狀態,能有效減小電流突變,從而減小電壓尖峰.軟開關上我沒有這么用過,因為軟開關沒什么必要,或者它還有些我沒想到的不良影響,希望大家指正.
   變壓器與輔助諧振網絡:
對于高壓變壓器來說,由于變比大,次級匝數多,高頻下集膚效應,分布電容往往很大,因此分布電容往往是影響電源工作的最大禍源,減小它是高壓電源關鍵的部分.可以采用分段繞制,多組輸出,同一組繞組的話,也可以分成多段來繞,然后再串起來使用.分布電容是由集膚效應、壓差、距離、決定的,也就是說,壓差大的繞線,隔得遠了,分布電容就小了.減小它,場管導通初期給分布電容充電的電流尖峰也就小了,而電流突變越小,電源的 整體效果我就不用多說了哦.
為了去掉初次級之間的分布電容,可以用銅皮繞一個0.9匝的屏蔽層,然后接大地使用.
關于變壓器的漏感,我個人認為,雖然這里就是需要利用漏感來諧振,但繞制變壓器時候還是應該讓漏感越小越好,不要刻意去加大漏感,外加諧振電感或飽和電感仍然是必要的.磁芯還是得選擇高頻的磁芯,我目前用的還是鐵氧體.
   電壓采樣和反饋:
采樣可以在濾波后(濾波用高壓電容均壓串聯),接入多只電阻分壓采樣,電阻上再并上一些瓷片電容,有一定的加速和濾波作用.對于指標要求比較高的電源,可以在后級用運放補償后再通過光耦反饋回芯片,這樣避免了光耦的不線性和漂移,也減小了一定的干擾.缺點是還需另外單獨的隔離電源給運放供電.基準可以用TL431來做.
   電源的保護:
高壓易打火,可以用線圈檢測電流突變來做打火保護,也可以檢測電流上升斜率來做,初級再加一個過流保護直接跳閘,能有效的保護場管.
暫時就先說這些吧,下面說說我的一個問題.
我現在用電流檢測腳做的保護,有一個問題想問一下,之前單獨發過一個帖子.但是沒人回復,唰唰的就掉下去了,3875芯片保護后,再工作起來到底需要多久呢?我現在測試的是2ms恢復,但如果連續幾次關斷信號過來,就關的時間更長了,有時候甚至是幾百毫秒,我這里說的不是軟啟動時間,是脈沖再出來的時間.
我這個電源需要它能夠打火后能連續工作,而且間隔時間太長是不行的,我希望能先弄清楚是不是3875本身的原因,然后再想別的辦法解決它.能幫忙的朋友請多提意見,這里先行謝過了.
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yuyan
LV.9
2
2009-08-21 20:02
勇氣可嘉!
3875沒有電流檢測腳吧,只有個CS使能端!
你應該用的IGBT,驅動電路怎么那么負載?
鉭電容最好不要用,特別是軍工電源!
關于電源保護恢復后的時間問題,調下SS端的電容應有效果!
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2009-08-22 09:03
@yuyan
勇氣可嘉!3875沒有電流檢測腳吧,只有個CS使能端!你應該用的IGBT,驅動電路怎么那么負載?鉭電容最好不要用,特別是軍工電源!關于電源保護恢復后的時間問題,調下SS端的電容應有效果!
謝謝,
抱歉我沒有說清楚,我說的電流檢測腳就是說的CS腳,它是過電流比較器的同相輸入端.我對于芯片的內部結構從來沒太深入的研究,也不怎么懂,只能說是會用吧.到現在用了那么多次的芯片還是不雜熟,說來很慚愧.
我用的還是場管,并聯使用,主要還是想做高頻率,而且IGBT有電流拖尾,ZVZCS我沒有做過,不敢輕易嘗試.這個電源是電子槍電源,不是軍工的行波管電源之類,所以穩定度要求和動態響應應該都還好,我現在較為頭疼的就是保護,還有我的電感是否合適,包括諧振電感和后面的濾波電感.諧振電感我準備先用EC90繞來看看,濾波電感我4組分別用了一個6mH的電感,是用黃白環,每個繞了200多匝,不知道會不會發熱,整流用的硅堆很大,每只6KV的耐壓,我選用了20KV的,擔心它發熱以后耐壓減小.
這種大電流的我沒有做過,不知道還會有哪些問題,有經驗的前輩多多給點意見,先謝謝啦
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2009-08-22 09:04
@adambeebee
謝謝,抱歉我沒有說清楚,我說的電流檢測腳就是說的CS腳,它是過電流比較器的同相輸入端.我對于芯片的內部結構從來沒太深入的研究,也不怎么懂,只能說是會用吧.到現在用了那么多次的芯片還是不雜熟,說來很慚愧.我用的還是場管,并聯使用,主要還是想做高頻率,而且IGBT有電流拖尾,ZVZCS我沒有做過,不敢輕易嘗試.這個電源是電子槍電源,不是軍工的行波管電源之類,所以穩定度要求和動態響應應該都還好,我現在較為頭疼的就是保護,還有我的電感是否合適,包括諧振電感和后面的濾波電感.諧振電感我準備先用EC90繞來看看,濾波電感我4組分別用了一個6mH的電感,是用黃白環,每個繞了200多匝,不知道會不會發熱,整流用的硅堆很大,每只6KV的耐壓,我選用了20KV的,擔心它發熱以后耐壓減小.這種大電流的我沒有做過,不知道還會有哪些問題,有經驗的前輩多多給點意見,先謝謝啦
哦,我頻率暫定的100K.
關于保護的問題,我說的不是軟啟動過程,就是說輸出端維持低電平的時間太長,軟啟動似乎是從0開始相移,而不是沒輸出.
軟啟動腳,我現在只用一個104的電容,效果還是一樣.可能確實是芯片問題了,我不怎么懂,494做的硬開關全橋電源,可以做只關斷一兩個脈沖的.3875的CS腳不能這么用么?實在不行我只有想別的辦法保護了.
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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,我頻率暫定的100K.關于保護的問題,我說的不是軟啟動過程,就是說輸出端維持低電平的時間太長,軟啟動似乎是從0開始相移,而不是沒輸出.軟啟動腳,我現在只用一個104的電容,效果還是一樣.可能確實是芯片問題了,我不怎么懂,494做的硬開關全橋電源,可以做只關斷一兩個脈沖的.3875的CS腳不能這么用么?實在不行我只有想別的辦法保護了.
50KW 100KHz 仰視......
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2009-08-24 15:04
@adambeebee
哦,我頻率暫定的100K.關于保護的問題,我說的不是軟啟動過程,就是說輸出端維持低電平的時間太長,軟啟動似乎是從0開始相移,而不是沒輸出.軟啟動腳,我現在只用一個104的電容,效果還是一樣.可能確實是芯片問題了,我不怎么懂,494做的硬開關全橋電源,可以做只關斷一兩個脈沖的.3875的CS腳不能這么用么?實在不行我只有想別的辦法保護了.
我現在比較主要關心的有:
1、空載時的軟開關能否實現:我目前的諧振電感參數是按照30%帶載計算的,那么在空載時候,可能就靠輔助諧振網絡續流,軟開關可能失效,不知道會不會引起尖峰從而打壞二次整流硅堆.我的硅堆選擇的耐壓暫時是比較高的.
2、二次整流硅堆發熱情況:分布電容和寄生電容與漏感形成的震蕩到底會有多大能量,以及換流初期是不是會產生較大的能量損耗,高頻下承受的住么.正式由于這些考慮,我暫時選擇的20KV,5A的硅堆,(正常情況是6KV/1A)這造成了現在暫時體積很大.
3、我的濾波電容用Φ80黃白磁環是否合理,現在每只大概繞了200匝,4只6mH,發熱情況會如何,會不會對整流硅堆造成影響,濾波電感對于整流硅堆的影響具體應該怎樣分析,我這點還沒有吃透.
后面我會慢慢更新我的調試過程,遇到的問題會和大家一起分享.
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slslsl651
LV.4
8
2010-11-09 14:27
謝謝,這樣的帖子對我們新手很有幫助
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871175170
LV.1
9
2011-04-22 16:58
能提供完整的控制驅動電路嗎,特別是3875的外圍電路  
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2013-08-05 17:56

現在我的移相全橋會燒超前臂兩個管子,每次都在沒預兆的時候燒的所以沒有波形,前輩看看有沒有好的思路可以幫我分析一下

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小斯
LV.2
11
2018-01-10 09:40

驅動波形輸出端要帶柵極電阻和電容.有的朋友以為是芯片保護,進入打嗝工作了,而電流檢測腳又沒有問題,常常查找不到原因.???

這句話講的是3875輸出的4個引腳接電阻電容嗎?之后再經過驅動放大芯片,變壓器到開關管。

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小斯
LV.2
12
2018-01-10 09:41
問題比較急,謝謝解答。
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