三相IGBT全桥隔离驱动电源设计.doc

三相IGBT全桥隔离驱动电源设计针对10 kW三相IGBT全桥变换器设计了一种隔离驱动电源，提供4路相互隔离的输出，每路输出均提供+15 V/-9 V电源。电源功率较小，考虑成本和效率，采用单端反激式结构。电源内部反馈网络采用电压和电流反馈双闭环串极结构，分别从电压输出端和电流采样电阻上得到电压电流反馈信号，经反馈网络输入到PWM控制器，PWM控制器根据反馈信号大小调节其输出开关脉冲的占空比，以此来保持输出电压的稳定。一、 三相IGBT全桥隔离驱动电源设计三相IGBT全桥隔离驱动电源采用电流型PWM控制器LIC3845，输出4路相互隔离的+15 V/-9 V，如图1所示。其中，一路额定输出电流为0.2 A，用于三相全桥下桥臂共射极连接的3个IGBT的驱动供电，另外3路额定输出电流为0.1 A，分别用于上桥臂的3个IGBT的驱动供电。三相IGBT全桥格力驱动电源以下是电路工作原理开关脉冲的产生开关管导通时，变压器的初级电流逐渐增大，采样电阻风上的压降增加，通过RC滤波电路反馈到芯片UC3845的3脚，与电流取样比较器的另一端进行比较，当这个压降达到UC3845的1管脚建立的门限电平时，锁存器复位，开关管截止。UC3845作为电流模式控制器工作，输出开关的导通由UC3845内部振荡器开始，到变压器初级电流到达管脚1建立的门限电平时为止。占空比的调节变压器+15 V，-9 v/0.2 A一路输出电压通过TL431a和光耦PC817反馈到UC3845的1脚，UC3845的2脚接地，UC3845内部误差比较放大器的输入误差总是固定的，将PC817的光电晶体管视为可变电阻，1脚的反馈信号改变的是误差比较放大器的增益，其等效电路如图2所示。改变误差放大器增益等效电路当+15 V、-9V/0.2 A一路输出电压过高时，TL431参考端电压升高，阴极电压降低，光耦PC817二极管的电流增大，晶体管电流也相应增大，UC3845的1脚电压降低，流过开关管的峰值电流减小，占空比减小，使得输出电压降低。当输出电压偏低时与上述情况正好相反。+15 V/-9 V电压的产生图1所示的隔离电源的变压器次级4路实际输出+24 V的电压，为得到+15 V/-9 V的电压，采用15 V稳压二极管和电阻串联的形式。也可以采用变压器次级引出中间抽头的方式，但这种方式占用变压器管脚太多，变压器骨架管脚数目会不足。反激式变压器设计 单端反激式变压器可工作在电流连续模式(CCM)或断续模式(DCM)，但在CCM模式下变压器磁芯易饱和发热，通常设计为DCM下工作。确定已知参数：直流输入电压的最大值Uinmax和最小值Uinmax;输出电压Uo、功率Po;开关频率f、工作效率、开关导通压降UDS。在反激变压器中，次级反激电压VOR与输入电压之和不能高于开关管的耐压USmax，电压电流反馈回路参数设计2.536 V可调式精密并联稳压器。它的参考端输入电流值为2A，为了避免此端电流影响分压比和避免噪声的影响，通常取流过电阻Rlow的电流为参考输入端电流的100倍以上，所以得Rlow的取值范围：在该范围内给Rlow取值。根据Rup，Rlow，Uo，Uref的关系，得到TL431a的阴极电压Uka在2.5 V36 V变化时，阴极电流Ika范围是1150 mA，当PC817的正向电流If为0时，必须保证Ika至少为1 mA，所以Ibias至少为1 mA，此时PC817的正向压降Uf即Ubias小于1.2 V，所以Rbias的范围：UC3845的1脚正常电压为0.8 V6.2 V，由PC817的技术资料得：当PC817二极管正向电流If为3 mA左右时，晶体管集射电流Ic在4 mA左右变化，集射电压Uce在很宽的范围内线性变化，符合UC3845的控制要求，所以取PC817二极管正向电流If为3 mA，取TL431a阴极电流Ika为不大于150 mA的确定值(例如20 mA)。由此根据可得Rbias的值;又由TL431a阴极工作电位为2.536 V得到Rf的取值范围：二、实验结果 对设计的电路进行实验，得出了实验数据和波形。表1为隔离电源在空载和带载(+15 V，-9 V/0.2 A一路输出带载240 ，另外3路输出各带载120 )下的4路输出电压值及相应的负载调整率。图3为+15 V，-9 V/0.2 A一路输出带载时的电压波形。图3为+15 V，-9 V/0.2 A一路带载输出电压：深色CH1为+15 V输出，浅色CH2为-9 V输出。+15V,9V/0.2A一路带载输出电压由上文总结出设计制作了基于电流型PWM控制器UC3845的三相IGBT全桥隔离驱动电源，采用单端反激式结构，结构简单，成本较低。实验表明，该隔离驱动电源的输出电压稳定，负载调整率高，具有很高的应