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用一只三相整流器和降壓器做離線單相電源

出處:wenming 發(fā)布于:2012-07-25 10:26:54

  某些工業(yè)應(yīng)用要求將一個三相電源送入一個小功率的dc/dc轉(zhuǎn)換器,并可能要處理200V或400V的線間有效電壓。此外,可能沒有可用的交流中性線,因此不得不使用線間的電壓鏈路,這意味著更高的輸入電壓。在單相和雙相之間可能出現(xiàn)電壓故障,有些應(yīng)用要求電源能在這種問題下繼續(xù)工作。為應(yīng)付這些問題,可以采用一個非受控整流器和一只電容,將三相交流電轉(zhuǎn)換為一個直流電壓,但這個電壓可能高于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器可以支持的輸入電壓。要找到一個可用于這些電壓的dc/dc轉(zhuǎn)換器可能很困難,這個電壓一般為564V直流或更高。

  用圖1中的電路可以獲得一個小于某給定值的直流電壓,該值由R1與R3之比而決定。以圖中的電阻取值,當(dāng)線間的三相電壓為400V有效值或更高時, 得到的這個電壓約為340V.可以從兩相或三相電中獲得這個值,無論是否有中性線,也可以取自帶中性線的單相電。本電路省略了傳統(tǒng)三相整流橋的兩只二極管,并包含了一個中性線二極管對,從而在儲能電容C1上獲得低于340V的電壓,且初始起動時達到0V(圖2)。如果連接了中性線,則必須將其接到一個整流器的雙二極管臂上,以獲得0V的起動電壓;不過,相線可以隨機連接。

圖1,三相整流器使用了一只開關(guān)IGBT和一只電容,將電壓降低到標(biāo)準(zhǔn)離線dc/dc轉(zhuǎn)換器范圍內(nèi)。

圖1,三相整流器使用了一只開關(guān)IGBT和一只電容,將電壓降低到標(biāo)準(zhǔn)離線dc/dc轉(zhuǎn)換器范圍內(nèi)。

圖2,電路省略了典型三相整流橋的兩只二極管

圖2,電路省略了典型三相整流橋的兩只二極管,而加了一個中性線二極管對,從而在儲能電容C1上獲得了低于340V的電壓,在初始起動時達到0V.

  并聯(lián)穩(wěn)壓器IC1用作比較器。在初始起動后,一旦瞬時整流電壓VI大于340V,IC1的基準(zhǔn)-陽極電壓就高于其2.495V的內(nèi)部基準(zhǔn),將陽極-陰極電壓降低到大約2V,使Q2關(guān)斷。當(dāng)整流電壓低于340V時,IC1不拉入電流。于是,Q2因R2偏置而導(dǎo)通,將儲能電容C1和dc/dc轉(zhuǎn)換器負載連接到整流器上。

  在上電時,如果C1完全放電,而整流后的瞬時交流線電壓大于約50V,則MOSFET Q1導(dǎo)通,使絕緣柵雙極晶體管Q2保持關(guān)斷;無充電電流通過電容。如果瞬時整流電壓低于儲能電容與50V之和,則Q1關(guān)斷,Q2導(dǎo)通,將電容與負載連接到整流器上。

  注意(尤其是在上電時),當(dāng)Q2關(guān)斷時,Q2的VCE=VI-VLOAD值上升到一個大值,因此R5必須盡可能大,要承受大約0.5W的功率。增加R5的值意味著必須增加R4的值,從而使Q1的關(guān)斷更緩慢,并可能產(chǎn)生起動時的故障。對于R4、R5和D8的值,必須在實用時做一個均衡??紤]到D8限制了Q1上的柵極電壓,它的齊納電壓必須盡可能接近于閾值電壓,從而通過R4更快地關(guān)斷。Q1的一個好的選擇是BS170.可以在Q2的集射結(jié)上跨接一個R6和CS組成的緩沖網(wǎng)絡(luò),以限制所產(chǎn)生的噪聲。

  當(dāng)實際負載電壓為340V時,IC1的基準(zhǔn)電壓大約比其陰極高0.5V,輸入電壓開始通過集電極結(jié)而導(dǎo)通。必須在0.5V、45μA時測量這個陰極電壓,并且如果計算R1和R3的新值,則必須考慮這個值。圖2中的仿真并沒有考慮到這個輸入泄漏,開關(guān)為310V.

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