3kW特種電源的研制.pdf

1、電源是所有電子設(shè)備的能源供應(yīng)系統(tǒng)，用以實現(xiàn)電能變換和功率傳遞，從日常生活到最尖端的科學(xué)都離不開電源技術(shù)的參與和支持。信息產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)和軍工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，對電源提出了更高的要求。電源不僅必須提供更高質(zhì)量的供電，同時其體積、重量均有較嚴(yán)格的限制，可靠性、抗振動能力和使用環(huán)境方面均有苛刻的要求，常見電源根本無法滿足。 本課題就是針對這一問題研制一種3kWAC-DC電源產(chǎn)品，并通過本次研制形成一個良好的設(shè)計平臺，為將來該電源的系列

2、化進(jìn)行技術(shù)儲備。所研制電源必須在不增加較多成本的基礎(chǔ)上完成優(yōu)質(zhì)的供電任務(wù)，同時具有極好的惡劣環(huán)境適應(yīng)能力和抗振動能力，產(chǎn)品能應(yīng)用于汽車、火車等車載場合、能適應(yīng)高溫、低溫、高濕、高原低氣壓或空氣中非導(dǎo)電雜質(zhì)含量較高等特殊環(huán)境。 研制要求決定了設(shè)計原則。電源設(shè)計以可靠性為一切設(shè)計的根本出發(fā)點；充分繼承成熟電源的電路模式，對電源主功率回路、保護(hù)和控制電路嚴(yán)格按照“通用化、系列化、組合化”的原則進(jìn)行設(shè)計，在充分滿足技術(shù)要求的前提下，用最

3、優(yōu)化的設(shè)計達(dá)到維修性高、可達(dá)性好、防差錯設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計較為良好的目標(biāo)。 電源樣機(jī)以UC2875芯片為控制核心，電路拓?fù)洳捎肞WM全橋移相技術(shù)，應(yīng)用了電流型控制策略，并具有完善的保護(hù)電路。為確保電源在高溫、低溫、高濕、振動環(huán)境下均能可靠工作，電源樣機(jī)設(shè)計采用了自然散熱的方式，并對其進(jìn)行了針對性的熱設(shè)計。同時重點進(jìn)行了電源可靠性設(shè)計，包括電源控制策略的選用、保護(hù)電路的完善、元器件的選用等多個方面，在此基礎(chǔ)上對電源進(jìn)行了可靠性預(yù)

4、計，直到設(shè)計滿足電源可靠性要求為止。電源樣機(jī)在設(shè)計上從工程化的角度進(jìn)行了必要的安全性設(shè)計、維修性設(shè)計、三防設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計，以符合系統(tǒng)的要求并增強(qiáng)電源的可靠性。 電源設(shè)計周期為8個月，包含方案調(diào)研和設(shè)計、具體電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計、樣機(jī)生產(chǎn)、樣機(jī)調(diào)試、樣機(jī)測試和試驗、總結(jié)和討論等六個步驟，最終確定電源狀態(tài)可應(yīng)用于生產(chǎn)。 本文在對硬開關(guān)技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)的比較上，介紹了電源所采用的全橋移相電路的工作原理，并針對開關(guān)管的工作狀態(tài)和

5、ZVS的實現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上根據(jù)研制技術(shù)要求，提出了電源整體設(shè)計方案，隨后介紹了電源中輸入濾波電路、主變壓器、諧振電感、功率開關(guān)管、輸出整流二極管、保護(hù)電路設(shè)計、控制芯片應(yīng)用的具體設(shè)計過程，分析了電源的安全性設(shè)計、維修性設(shè)計、三防設(shè)計的目的和重要性。 為提高電源可靠性，通過對電路拓?fù)洹⒖刂撇呗?、保護(hù)電路、元器件選用等方面對可靠性的影響的分析，結(jié)合工程化設(shè)計，重點進(jìn)行了電源可靠性設(shè)計和可靠性評估。 針對電磁兼

6、容的設(shè)計難點，從工程化的角度闡述了電磁兼容設(shè)計的概念，并通過對電源電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理的分析，總結(jié)出了減小電源干擾源、切斷干擾途徑、減小電源EMS等三種有效的電磁兼容措施，并指出了中大功率電源中電磁兼容設(shè)計的局限性。 最后，本文設(shè)計了3kW特種電源，給出了實物照片和實測的主要波形。經(jīng)實際測試和試驗，在自然散熱條件下，可以穩(wěn)定輸出3800W的額定功率，在采取風(fēng)冷的輔助散熱措施后，其長期輸出功率可達(dá)4620W，同時各項指標(biāo)完全滿足研制