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基于峰值电流控制的全桥变换器在高频逆变焊机中的应用

发布时间:2016-12-18 06:26:25  来源:大电流电感厂家   查看:

(3)空载电压限制 如果仅仪对电流进行负反馈控制,那么空载时UC3879将始终以最大脉宽输出,造成不必要的浪费且安全性降低。单独设计一路由比较器U1构成的电压调节器,对焊机的空载电压进行负反馈控制,当Vfb大于空载电压给定值Vk时,U1输出一个较高电平封锁C点输出,并使UC3879输出脉冲移相角为180°,即有效脉宽为0°,使输出电压减小。这样,UC3879输出控制信号的移相角在0°和180°之间交替变化,不仅获得恒定的空载电压,而且减小了空载损耗。


4 驱动隔离设计
本方案设计频率为100kHz,主开关管处于高频动作状态,要求尽可能缩短M0SFET栅源电压的上升时间和下降时间,减小开关损耗。因此驱动电路要有较大的驱动电流,同时驱动电路到主电路的引线要尽量短,减小栅极驱动电路的阻抗。本方案所采用的高频驱动电路如图6所示。

其中IN接自来于UC3879的输出脉冲信号,CND1接控制电路地信号,GND2接被驱动MOS-FET的源极。6N137是一个高速光耦,一体电感器传输延迟时间仅有40 ns。从控制电路来的信号经过光耦隔离后送至驱动电路,使得控制电路和驱动电路有较好的电气隔离,消除对控制电路的十扰。M绕行电感器AX4426是一个专门用于M0SFET的高频驱动芯片,其内部有两个驱动电路,可以很容易地并联以提供较大的输出功率。典型上升、下降时间仅为20ns,延迟时间小大于40ns,可工作于1MHz,提供1.5A的峰值输出电流。

5 实验波形
为了验证实际效果,试制了一台逆变弧焊电源样机。设计容量为6kW;开关频率100kHz;输入220V交流电网电压,输入滤波电容采用4个470μF/450V的电解电容;MOSFE工字电感T主开关管选用IXYS公司的IXFK48N50,其参数为48A/500V,输出电容600pF,考虑到电流容量,采用双管并联方式;高频变压器设计容量10kW,选用EE85磁芯,变比为3,原边漏感2.5μH;隔直电容选用一个2.2μF/500V的CBB电容;输出整流部分选用的是外延型快恢复整流二极管DSEI一2x101一02A(IXYS公司);滤波电感lOμH,滤波电容220μF。
图7为电流斜坡补偿波形。通道3为原始电流采样波形;通道1为用于补偿的锯齿波;通道2为补偿后波形。补偿后斜率明硅增加。

图8所不为原边电压(通道3)、原边电流(通道2)和输出整流电压(通道1)波形。从图8中可清楚地看出占空差模电感比损失。
图9为滞后臂管压降和其驱动脉冲的波形。

其中通道l和通道2分别为原边电流、电压波形;通道3为滞后臂管压降,通道4为其驱动波形。图10是图9的局部展宽波形。从中可以明显地看到当滞后臂管压降已经谐振到零后,驱动脉冲才由低变到高,使其在零电压下导通,实现软开关。

6 结语
本文设计多层片式电感器了一种基于峰值电流控制模式的全桥移相谐振逆变弧焊电源。并成功试制了一台100kHz/6kW的高频逆变弧焊电源样机。实验结果表明,用UC3879作为主控芯片并采用文中设计的外特性控制电路,可以较好地实现逆变焊机的工作特性,两桥臂都可以在较宽范围内实现软开关,系统工作稳定,整机效率高。引入峰值电流控制,系统的控制性能好、动态响应更快。

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