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直流伺服驱动器高精度连续可调高压开关电源的设计

2020-06-29 19:10分类:电源维修 阅读:

 

摘要: 提出了一种高精度连续可调高压开关电源设计方案. 电源采用基于SG3525的恒定频率脉宽调制技术,可控增益放大器由单片机控制,以实现输出电压的连续调节. 该电源具有高电压输出,高精度,连续调节和低功耗的特点. 实验结果表明,当电源的输出电压在1 kV至25 kV范围内可调时,最大输出电压误差为1.6%.

关键词: 高压开关电源; SG3525;可控增益放大; AD7520

在医疗设备,离子加速器,安全测试,电子设备老化过程等领域,它们通常应用于低功率高压可调电源. 这种高压电源不仅需要输出电路的高精度和可调电压,而且电源系统具有重量轻,响应速度快,稳定性好和可靠性高的特点. 在当前的电源市场中,大多数电源输出通常在200 V以内,输出10 kV以上的电源基本上是高功率,高价位的产品,并且可以实现可调的高压输出. 为此,开发了基于可控增益放大器的连续可调高压开关电源. 电源的输出电压可以在1 kV到25 kV之间调整,输出电流可以达到1 mA. 该电源体积小,稳定性好,响应速度快,具有广阔的市场应用前景[1].

1电路结构和工作原理

系统框图如图1所示. AC / DC开关转换器将220 V AC电源转换为电压为100 V的固定DC电源,该电源由后级电源使用. 高频变压器由PWM驱动电路驱动,将100 V DC转换为输出电压可调的高频高压脉冲AC. 经高压整流电路整流后,用滤波器滤波,以实现高压直流输出. 因为输出直流电压高,所以输出电压由特殊的采样电路采样,然后由隔离放大器放大,然后发送到A / D转换电路和可控增益放大器. 单片机通过A / D获取直流高压的采样电压,并将其与设定值进行比较;然后通过PID调整,将输出误差信号发送到可控增益放大器以调整误差电压. 最终,误差信号调整PWM控制器以控制输出占空比,以调整输出直流电压.

2硬件电路设计

2.1主拓扑电路设计

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开关电源拓扑具有各种结构,例如全桥,半桥和推挽式. 主电路使用半桥拓扑. 半桥拓扑结构简单,开关管耐压性低,不平衡性强,难以直通. 同时,变压器的初级电流流过整个周期,铁芯得到了充分利用,并且没有偏置问题. 使用的电源开关具有低电压电阻富士触摸屏官网,开关的饱和压降减小到最小,并且输入被滤波. 电容器的电压要求也很低. 因此高压开关电源,半桥拓扑是中小型电源的常用结构. 主电路如图2所示.

Q1和Q2是高反压MOS管伺服减速电机,它们与电容器C1和C2构成一个逆变器电路,PWM输出通过驱动变压器驱动Q1和Q2. PWM输出的驱动电压在驱动变压器的两端具有空载时间,这有利于MOSFET中的电荷消耗并保护MOSFET. 当Q1接通时,电源通过Q1,C0和T1对C2充电发格伺服电机维修,并使电容器C3放电;当Q2接通时,电源对C1,C1,T1和C0进行充电维修示波器,并使C2放电. 在开关周期中,高压变压器的初级线圈上会形成25 kHz的交变矩形波,该矩形波在升压整流后为负载提供高电压. 通过调节开关管的占空比,可以改变输出高电压值. R3,C3,R4和C4组成吸收电路,用于吸收高频尖峰电压并保护MOS管. 为了防止两个开关管的导通时间的不对称引起高压变压器偏置和DC磁饱和,在电路中插入了一个隔直电容器C0,以自动平衡变压器一次电压侧的DC分量. R1和R2用作平衡电阻高压开关电源,使C1和C2的充电电压相等[2].

2.2控制电路设计

控制电路由PWM控制,高压采样,可控增益放大器,A / D和CPU组成.

2.2.1 PWM控制电路

PWM控制电路是实现电压调节的核心电路,对整机性能影响较大,因此采用性价比较高的SG3525,控制方法采用恒频脉宽调制. PWM控制电路如图3所示.

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