【博微电气】逆变电源中开闭环匝数比的设计讲解

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【博微电气】逆变电源中开闭环匝数比的设计讲解

逆变在电路中的作用主要是对电流进行改变,将直流电转换为交流电,方便设计者使用。在逆变电源电路当中,存在闭环前级和准开环前级两种变压器匝数比,本篇文章就将为大家介绍这两种变压器匝数比的设计思路。

逆变在电路中的作用主要是对电流进行改变,将直流电转换为交流电,方便设计者使用。在逆变电源电路当中,存在闭环前级和准开环前级两种变压器匝数比,本篇文章就将为大家介绍这两种变压器匝数比的设计思路。

闭环前级变压器匝数比的设计

变压器

图1

文中所用到的例子如图1所示。

逆变器前级无论是开环还是闭环,其实仅仅是变压器的匝比和反馈环路的参数不同而已。比如需要设计一个输入12V、变化范围为10.5-15V,输出电压为交流220V50Hz的高频修正方波逆变器。如果前级采用闭环结构,12V升压后的直流电压稳定在270V比较好,这样为了使输入10.5V时还能输出270V,则变压器的变比大约为(270+2VD)/(10.5-VDS)/D,其中VD为高压整流管的压降,VDS为前级MOS管的压降,D为最大占空比。计算出来的结果大约是28。

需要特别注意的是,当前级工作在闭环状态时,比如输入电压比较高的话,D1、D3正端整流出来的脉冲的峰值将超过270V,占空比小于1需要L1、C11平滑滤波,所以L1不能省略,还要足够大,否则MOS管发热损耗很大。具体计算可根据正激类开关电源输出滤波电感的计算。

准开环前级变压器匝数比的设计

实际中的逆变器前级往往省略L1,从电路上看还是闭环稳压,电压也是通过R1进行反馈又是怎么回事呢?从上面闭环稳压的计算中可以看出,为了保持输出的稳定,变压器的变比设计的比较大。逆变器前后级都稳压当然比较好,但也可以只是后级稳压,后级稳压在AC220V,我们可以把前级直流高压设计在最低220V,此时占空比为50%。如果前级直流高压大于220V我们可以自动把占空比调小点,这样输出交流电也稳定在220V了。

用这种方式的话我们的变压器变比可以按输入10.5V时输出220V设计,计算结果变比大约是22.这样输入10.5-15V变化时,前级高压的变动范围大约是220-320V。

如果L1直接短路,R1去掉,这样就是一个纯开环的电路,只是有于变压器漏感尖峰的存在,在逆变器空载时,前级输出的直流高压会虚高,对高压滤波电容和后级高压MOS管的安全不利。可以也接上R1做一个浅闭环反馈,限制空载高压在320V。超过320V时,占空比会被控制到很小,这样高压滤波电容和后级高压MOS管的安全得到了保证,空载电流也减小了。前级这样设计的话,只要带很小的负载,前级占空比立刻拉到最大,前级直流高压降到320V以下。

在正弦比逆变器的前级电路中也可以这样设计,对于输入12V输出220V的逆变器来说可以把变压器的变比设计在32左右,这样前级直流高压的变化范围大约在320-420V,通过改变后级SPWM的调制度也可以保证后级输出220V电压的稳定。