電源的基本方案
　　
三相380V/50Hz交流電經過EMI電磁兼容裝置，進行橋式整流，再經過逆變和變壓
，然後再整流、濾波
、儲能，最後進行電壓斬波
，輸出單向脈衝電壓。本電源設計分兩部分：前級的開關電源和後級的斬波。脈衝電源電路工作原理框圖如圖1所示。

圖1：脈衝電源電路工作原理框圖

開關電源部分的設計要點

開關電源部分原理
　　
主電路由EMI電磁兼容裝置

、整流電路、逆變電路、高頻變壓器
、高頻整流及高頻濾波電路組成;控製電路由電流、電壓雙閉環組成，電流環為內環，電壓環為外環;保護電路設置有初級最大電流限製，輸出過流、短路保護
，最高輸出電壓限製。

基本要求
　　
脈(mai)衝(chong)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)除(chu)應(ying)具(ju)有(you)一(yi)般(ban)電(dian)源(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)外(wai)，還(hai)要(yao)求(qiu)短(duan)時(shi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)大(da)

，動(dong)態(tai)特(te)性(xing)好(hao)，效(xiao)率(lv)高(gao)，並(bing)在(zai)大(da)功(gong)率(lv)脈(mai)衝(chong)輸(shu)出(chu)情(qing)況(kuang)下(xia)能(neng)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)地(di)工(gong)作(zuo)。

開關電源的設計
　　
(1)高頻化該電源輸出最大平均容量為峰值電流1000A，電壓30V
，占空比10%，即3kW。基ji於yu對dui脈mai衝chong開kai關guan電dian源yuan的de實shi際ji要yao求qiu，宜yi采cai用yong高gao頻pin技ji術shu方fang案an，同tong時shi選xuan取qu全quan橋qiao逆ni變bian的de拓tuo撲pu形xing式shi，提ti高gao頻pin率lv是shi實shi現xian小xiao型xing化hua的de重zhong要yao途tu徑jing，它ta能neng減jian少shao功gong率lv變bian壓ya器qi的de體ti積ji和he濾lv波bo電dian感gan量liang，而er輸shu出chu電dian感gan是shi影ying響xiang動dong態tai響xiang應ying的de重zhong要yao因yin素su。高gao頻pin化hua還hai是shi改gai善shan動dong態tai響xiang應ying的de重zhong要yao措cuo施shi，電dian源yuan調tiao整zheng的de速su度du隨sui頻pin率lv提ti高gao而er加jia快kuai。從cong而er達da到dao迅xun速su穩wen壓ya的de目mu的de。

(2)容量小型化由於占空比D較小

，例如:D=0.1，則(ze)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)將(jiang)為(wei)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)的(de)十(shi)倍(bei)。若(ruo)按(an)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)設(she)計(ji)則(ze)不(bu)難(nan)實(shi)現(xian)，但(dan)電(dian)源(yuan)體(ti)積(ji)龐(pang)大(da)，不(bu)經(jing)濟(ji)。若(ruo)按(an)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)設(she)計(ji)，則(ze)對(dui)電(dian)源(yuan)要(yao)求(qiu)十(shi)分(fen)苛(ke)刻(ke)
，既(ji)要(yao)求(qiu)電(dian)源(yuan)小(xiao)型(xing)可(ke)靠(kao)，又(you)要(yao)求(qiu)電(dian)源(yuan)在(zai)負(fu)載(zai)突(tu)變(bian)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)能(neng)產(chan)生(sheng)過(guo)大(da)的(de)壓(ya)降(jiang)。對(dui)於(yu)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)為(wei)2～30Vd.c.，峰值電流IP=1000A，D=0.05～0.1，需平均電流ICP=50A～100A的開關電源，若按照平均電流來設計，則有以下難題：
①電源在毫秒級時間內突然加上十倍平均電流時將會發生過流保護;
②電源在毫秒級時間內提供不了峰值電流時將會發生輸出跳變，即突降過程。

本裝置采用1.5倍平均電流設計，保證開關電源有足夠的裕量，同時
，適當增加電源的能量供給能力。
　　
(3)高的電壓反饋增益電源應有足夠高的電壓反饋，提高電源的動態特性，保證脈衝輸出電壓的平穩。
　　
(4)增大開關電源輸出電壓保持能力問題
　　
由you於yu電dian源yuan工gong作zuo在zai大da脈mai衝chong電dian流liu條tiao件jian下xia，電dian源yuan至zhi少shao要yao經jing過guo若ruo幹gan個ge周zhou期qi的de調tiao整zheng才cai能neng穩wen定ding過guo來lai
，並bing要yao耐nai受shou衝chong擊ji電dian流liu而er不bu至zhi於yu保bao護hu動dong作zuo
，為wei了le減jian小xiao衝chong擊ji帶dai來lai的de異yi常chang(尖峰
，下降等)
，宜在負載端設置儲能電容。
　　
設計方法如下：

電容中儲存的能量為：
EC=0.5C0U2
　　
在輸出峰值功率P0P作用下，開關電源輸出功率為PO1時，維持輸出方波寬度TON，輸出電壓變化ΔU=U1-U2，電容儲存的能量如下式所示：
0.5C0(U12-U22)=(P0P-PO1)×TON
由上式求得儲能電容C0:
C0={2(P0P-PO1)×TON}/(U12-U22)
同時
，儲能電容必須選用ESR小，高頻性能好的電解電容。
　　
(5)加jia入ru逆ni變bian橋qiao的de過guo流liu限xian製zhi鑒jian於yu開kai關guan電dian源yuan輸shu出chu電dian容rong量liang特te別bie大da，開kai機ji瞬shun間jian和he脈mai衝chong輸shu出chu時shi
，逆ni變bian橋qiao需xu要yao承cheng受shou特te別bie大da的de衝chong擊ji電dian流liu，當dang逆ni變bian橋qiao加jia入ru單dan周zhou期qi過guo流liu限xian製zhi後hou
，能neng夠gou有you效xiao地di保bao證zheng逆ni變bian橋qiao的de功gong率lv器qi件jian不bu會hui超chao過guo設she計ji電dian流liu值zhi，而er大da大da提ti高gao了le開kai關guan電dian源yuan的de可ke靠kao性xing。

設計思路
　　
以SG3525PWM芯片為核心進行控製係統的設計。通過用CD4017B芯片進行8分頻
，對輸出最大占空比進行限製。主電路采用場效應管並聯。電壓斬波控製原理圖如圖2。

圖2：電壓斬波控製原理圖　　

主電路的選擇
　　
因為主電路為電壓斬波，存在著大電流的衝擊，為此
，本裝置采用場效應管並聯。選IR公司的產品FB180SA10比較適合
，它的VDSS=100V，RDS(ON)=0.0065Ω，ID=180A(TC=25℃)或120A(TC=120℃)，同時，它用絕緣TO?227封裝，易於並聯，內部電感量低。本裝置選用12隻並聯。4.3控製與保護SG3525原理框圖如圖3所示。其具有5.1V溫度係數為1%的基準穩壓電源
，誤差放大器
，頻率為100Hz～400kHz(其值由外界電阻Rt，電容Ct決定)的鋸齒波振蕩器，軟啟動電路，同步電路，關閉電路

，脈寬調製比較器，RS寄存器及保護電路。

圖3：SG3525原理圖　　

利用SG3525的誤差放大器的1腳和2腳對輸出進行占空比的調節;在zai實shi際ji調tiao試shi過guo程cheng中zhong發fa現xian，由you於yu占zhan空kong比bi較jiao小xiao
，電dian壓ya比bi較jiao器qi輸shu入ru電dian壓ya可ke以yi調tiao節jie的de範fan圍wei特te別bie小xiao，調tiao試shi非fei常chang困kun難nan

，為wei此ci特te別bie設she計ji了le分fen頻pin線xian路lu即ji利li用yongCD4017B十進製計數芯片及其外圍線路對SG3525的4腳振蕩器輸出信號進行8分頻


，利用SG3525的10腳關機功能，封鎖SG3525的4腳輸出信號8個中的6個
，使11和14腳各有1個脈衝輸出，見圖4、圖5。因為11腳最大占空比為48%左右，則分頻後實際輸出占空比最大為12%左右，最小占空比通過R7來確定。本部分的保護采取單周期限流保護，以場效應管的柵源電阻為采樣信號，當電流超過限定值時，通過SG3525的10腳將該周期驅動信號關斷，達到單周期保護。

圖4：SG3525的4腳與11腳正常情況下的波形圖
　

圖5：CD4017B及外圍線路輸入與輸出的仿真圖　

仿真與試驗
　　
圖4給出了SG3525沒有分頻時
，振蕩器輸出(4腳)CH1與PWM輸出(11腳)CH2的對應關係。由圖中可以清楚地看出振蕩器輸出脈衝出現在PWM脈寬的前後側各一個，其脈寬約在5μs～10μs，這個時間足夠CD4017B完成動作。圖5給出了CD4017B及外圍線路輸入輸出仿真圖。由圖5我們可以清楚看出CLK端輸入頻率1kHz脈寬為5μs的脈衝時
，輸出OUT即D5～D9的陰極的波形與設計是相符的。經過濾波後
，到達SG3525的10腳波形是比較規整的。為分析方便，同時給出了相關引腳的時序圖。同時
，采取CLK上升沿翻轉

，保證了控製時序的正確，采用封鎖6個脈衝，避免了幹擾和初始狀態對輸出的PWM波形的影響。

gaizhuangzhitouruyunxinghou
，jingguojiangjinyiniandexianchangjianyan，zhengmingyunxingwendingkekao，gexiangjishuzhibiaodadaoleshejiyaoqiu，tigaoledianduchanpinzhiliang，jieshenglediandushijian
，wanquanmanzugaixianggongyiyaoqiu。