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基于UC3842的电机控制用多输入开关电源设计

宣布时间:2010年11月12日 14:11    宣布者:eetech
要害词: UC3842 , 电机控制 , 多输入 , 开关电源
本文简介了一种基于公用芯片UC3842的开关稳压电源。在电机调速控制器中,该电源供应功率开关元件基极(栅极)驱动电压和控制电路使命电压。开关电源性能的短长直接影响到电机调速控制器的使命可靠性。该电源是为30 kW开关磁阻电机控制器设计的,也适用于接纳功率MOSFET或IGBT作为开关元件的中小功率感应电机调速控制器。

1 主回路妄图

1.1 电源电路

此电源是为30 kW开关磁阻电机控制器设计的,此电机功率变换器的主电路为纰谬称半桥电路[1]。接纳反激变换器结构[2],具有结构质朴、消耗小的优点,但输入电压纹波较年夜,通常用在150 W以下的电源中。详细电路如图1所示。





此电源为单芯片集成稳压电源,PWM芯片接纳UC3842。UC3842是一种高性能的结实频率电流型控制器,是专为脱线式直流变换电路设计的,其外部结构如图2所示。




他集成了振荡器、有温度赔偿的高增益误差镌汰年夜器、电流检测较量器、图腾柱输入电路、输入和基准欠电压锁定电路及PWM锁存器电路。可以完成逐一脉冲的电流限制,输入电流可达1 A,可直接驱动MOSFET

1.2 使命原理

此电源电路使命原理为:220 V三相的交流输入电压先经三相不控整流,再经支持电容腻滑,为电源电路供应550 V直流使命电压。当三相逆变器接通电源时,R5和C2吸收电路启动时的进击电流。从逆变器主电路来的直流母线电压经电阻R6降压后,给UC3842供应约16V的起动电压。进入正常使命后,二次绕组W3经D3,C16供应UC3842的使命电压。此外一绕组W2的高频电压经D2,C13整流滤波,再经7.5kΩ电阻R12,R13和2kΩ电位器RP1分压,取得输入电压旌旗暗记。此旌旗暗记经可调稳压管TL431发生误差旌旗暗记,再经光电隔离加到UC3842的误差镌汰年夜器镌汰年夜,控制VMOS管的守旧与阻拦,完成稳压的目的。电源的过流掩护由1.8Ω电阻R19检测到VMOS管的过流旌旗暗记,电流逾越域值时关闭UC3842输入旌旗暗记,完成单周期过流掩护。

UC3842驱动VMOS管VT1以控制高频变压器一次绕组通断,进而取许多组副边电压输入。此输入经二极管整流、电容滤波后取许多路直流电压。供应三相逆变器各功率开关元件驱动(W6,W7,W8,W9)与PWM控制电路(W2,W4,W5)。电路稳固使命时UC 3842的电源由W3,D3,C16组成的电源电路供应。

VMOS管选用耐压1000V,电流8A的场效应管8N100。为了保证开关元件在快速开关历程当中不发生过年夜的尖峰电压,需用C8,R15,D1组成的RCD缓冲电路来榨取。缓冲电路二极管V3选用快速恢复二极管FR107。

R8,R9和稳压管D11用来限制栅极电压和电流,进而限制VMOS管开关速率,有益于刷新电磁兼容性。

+15V电源和-15V电源对控制电路电源精度请求较高,但由于共用统一个变压器很难经由历程PWM完成反映控制来稳压。为取得高品行的控制电源,应用线性稳压芯片7815和7915(如图1所示)组成了复合式开关稳压电源。为防止输入在轻载或空载时的电压降低,在5 V整流输入端并联一个100Ω的负载电阻。

2 变压器设计

电机控制逆变器开关电源是一个具有多路输入的直流电源。由高频变压器8个副边绕组经整流滤波后取得。开关电源的性能在很年夜水平上决议于变压器的设计。

2.1 功率盘算

高频变压器的副边绕组W6,W7,W8供应了三相逆变器3个上桥臂元件的驱动电源,W9供应了下桥臂3个元件的驱动电源(亦可用3个绕组划分供应,以防止交织滋扰,此处只用一组是为了简化系统)。按逆变器开关元件对驱动电路电压、电流的请求一定功率。本电机控制功率变换器功率模块为IGBT,驱动模块为EXB841。选定W2,W3,W4电压20V,电流100mA;W5电压20V,电流200mA。W6,W7绕组供应其他模拟电路±15V,300mA电源。W8绕组供应5V给微处置赏罚赏罚器,输入电流为2A。W2为开关电源自己的反映绕组,其功率很小,可忽视。

由以上设定条件可知高频变压器的输入功率为:





设计效力为85%并留有一定裕量,设计目的为特殊功率为40 W的高频变压器。

2.2 磁心的选用

凭证文献给出的高频变压器最年夜遭受功率与磁心截面积的关系并推敲窗口面积,本开关电源选用EI-35磁心,其有用截面积为100 mm2。

2.3 绕组匝数着实着实定

首先一定开关电源功率和开关元件的使命频率。若使命频率小于20 kHz,则进入音频规模的噪声较年夜,纹波增年夜。若开关频率较高,则开关消耗增年夜,系统效力降低。是以一定使命频率时要协调推敲,现实选择使命频率为30 kHz。

取PWM调制的占空比:





推敲使命情形较为低劣,最低直流输入电压:




EI35中央柱磁芯有用面积:Ae=100 mm2

铁氧体磁芯磁感应强度取65%的饱和值:





凭证一个导通时代的伏秒值与原边匝数的关系,则变压器的原边匝数为:





现实取300匝以便于绕制与盘算。则变压器副边绕组匝数盘算以下:





原边绕组每匝伏数为:





取整流二极管压降0.7 V,副边绕组压降0.6 V得:





实验时由于气隙的启事发生漏磁,以上副边匝数还需稍做调剂。

2.4 气隙

与正激开关电源变压器不合,此还击电源变压器兼有储能的作用,流过直流电流因素时容易饱和。以是要应用带有气隙的磁芯。原理如图3所示。





有气隙时,由于B-H特点曲线斜率减小。在Hdc稳固的情形下Bdc减小,磁滞回环远离饱和区。另外,有气隙时残剩磁感应强度Br减小,ΔBac变换规模增年夜。另外又由于有气隙时B-H特点曲线向H轴靠近,在ΔBac,Bdc稳固的情形下ΔHac,Hdc增年夜。由上可知,适当增添气隙可以增强电路的电流输入才干和抗滋扰才干。

经由实验气隙年夜小为0.3 mm时较为合适。

3 实验与结论

此开关电源5 V时输入的纹波如图4所示,峰值为15 mV,纹波不年夜于0.3%。该电源作为30 kW开关磁阻电机控制器电源,在告成油田已取得现实应用,使命可靠。


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btma 揭晓于 2014-9-26 12:36:18
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guochen3795 揭晓于 2017-9-24 21:55:42
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