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LED驱动青岛干式变压器的单极PFC反激式青岛干式变压器方案

作者:青岛润生干式变压器厂  来源:http://qingdao.7jcwi.com/  发布时间:2019-05-05
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MC3423的OVP反激式青岛干式变压器电路分析

引言
随着电力电子技术的发展。绿色、高效、智能、稳定的青岛干式变压器系统已成为当代青岛干式变压器系统发展的主流和趋势。青岛干式变压器是一种新型青岛干式变压器变换器。它利用变化电场产生变化的磁场,而变化的磁场又产生变化的电场,从而起到变压作用。根据电磁辐射原理,电磁辐射的能量与频率f有关,频率越高,能量越大。因此,如将变压器频率提高,则在相同功率下,变压器体积变小,青岛干式变压器效率增高;而在青岛干式变压器体积减小、效率增高的同时,又要保证青岛干式变压器系统输出的稳定性和安全性,这就要求在青岛干式变压器输出上必须加上保护措施,以防止过压和过流,从而保护后继用电器。
青岛干式变压器的设计通常包括电路设计和磁路设计两部分,电路的设计包括输入电路、PWM控制电路、输出电路和过压过流保护等;磁路的设计主要包括高频隔离变压器等。本文以MC3423为输出过压保护电路,给出了一种反激式青岛干式变压器的设计方法。
电路设计
1、输入电路设计
若输入电压一般为AC180V~260V。一次整流滤波后的空载峰值电压为253~368V,交流电流频率为50Hz,每个线路同期的能量Ein为:


若Cin取标称值100μF,耐压400V。那么,该滤波电容将减小一次整流滤波后的输出纹波电压。图1所示是一个青岛干式变压器输入电路图

图1 青岛干式变压器输入电路

2、PWM控制电路设计
UC3842型PWM控制器是一款保护功能比较完善的集成电路,它采用DIP8封装。具有输入过压保护、输入欠压保护、输出过流保护等功能。而且过流保护是用逐个脉冲限流保护方式与过流关闭保护方式共用,通过不同阀值比较器实现保护功能,当出现过载时,这些比较器将短路PWM输出脉冲,同时打开慢启动晶体管,并慢启动电容放电,从而保证故障消除后系统能够正确的重新启动,UC3842的PWM产生电路如图2所示。

图2 UC3842的68kHz PWM信号产生电路

3、输出过压保护电路设计
MC3423是实现OVP检测的专用芯片。MC3423一般和晶闸管(SCR)配合使用来构成过压保护电路(OVP)。OVP用于保护监视电路,以避免其由于过压或稳压器故障而造成损坏。当系统发生过压时,过压检测器将触发SCR导通而短路系统青岛干式变压器,迫使青岛干式变压器进入限流状态或通过烧断保险丝来断开系统供电。保护电压阈值可通过外接分压电阻来决定。为了避免被监视电压由于噪声而导致OVP误动。引起保护动作的最小持续时间可通过外接电容来调整。过压保护电路的作用是在输出电压超过设计值时,把输出电压限定在安全范围内。MC3423主要由两个比较器、一个内部基准电压发生器、一个恒流源电路和驱动三极管组成,MC3423的内部结构和引脚排列如图3所示。其引脚功能如下:
Vec:芯片供电端,电压为4.5~40V;
Sense1:第一个比较器反相输入端,可通过分压电阻接被监视电压,引脚正常输出电压为2.3~2.8V:
Sense2:第二个比较器同相输入端,与电流源输出脚(脚4)相连,引脚正常输出电压为2.3~2.8V;
CurrentSource:电流源输出,引脚正常输出电流为0.1~0.3mA;
RemodeActivation:远程作用输入,第二个比较器强制作用脚,引脚电压应大于14V;
IndicatorOutput:过压指示,三极管集电极开路输出脚,使用时外接上拉电阻;
VEE:接地端;
DriveOutput:过压输出驱动引脚;当检测到过压后,第8脚触发外接SCR导通,该引脚采用射随输出。

图3 MC3423的内部结构和引脚排列图

当输入超过MC3424的感应电压后,器件的过压保护输出引脚(8脚)将立即输出一个电压以触发SCR导通,以使大电流通过SCR,从而保护用电系统,基于MC3423的OVP电路有两种接法:
其一是当输出感应检测电压接Sense1(2脚)时,3脚和4脚须短路,如检测到输出过压,8脚输出电压将触发SCR导通;
其二是当输出感应检测电压接Sense2(3脚)时,3脚和4脚须断路,此时如检测到输出过压,8脚输出电压将触发SCR导通。
MC3423的OVP应用电路如图4所示。

图4 MC3423的OVP应用电路

该过压保护电路的输入可通过R1和R2分压后由Sense1引脚输入,R2应小于10kΩ,R2过大会引起电路漂移,R2通常可取2.7kΩ;这样,根据阀值电压:
,即可得出R1。图4中的Rg为SCR触发限流电阻(取RG=470Ω)。可控硅采用2N6400,它的正向导通电流为16A,浪涌电流为160A,采用TO-220封装。
许多情况下,MC3423都用于噪声复杂的环境,为防止假过压保护而影响负载的正常运行,可利用MC3423具有的可编程延迟功能,来在MC-3423的3脚和4脚接陶瓷电容到地,并通过电容充放电来检测是否由噪声引起的过压保护。如果电容未放电完,过压状态已消失,即认定是由于噪声引起的过压,此时电路不产生动作。
磁路设计
高频青岛干式变压器变压http://lishui.7jcwi.com/器一般有功率传送、电压变换和绝缘隔离三个功能。功率传送有两种方式:第一种是变压器功率传送方式,即加在原边绕组的电压在磁芯中产生磁通变化,使副边绕组产生感应电压,从而使功率从原边传送到副边;第二种是电感器功率传送方式,也就是在原边绕组输入电能使磁芯激磁并转变为磁能储存起来,然后通过去磁使副边绕组感应电压,并变成电能释放给负载。高频变压器通过原边绕组和副边绕组匝数的不同,可实现原边和副边电压的隔离。
设计变压器时,第一步是计算变压器初级电感峰值电流。假设δmax=0.25,输入的交流最低电压为180V,那么Vinmin="180x1".4-22=230V,22V为输出电压纹波和整流器的压降。则变压器初级峰值电流:
 ,因此,其管可选择MTP3N60场效应管,它的VDS=600V、ID=3.9A、Pt=100W、VGS=20V;
接下来第二步是确定最小占空比δmin,然后是计算变压器初级电感量
 ,接着选择并确定磁芯及骨架尺寸,再计算空气隙Lg和变压器初级线圈的匝数L1,最后再计算各次级线圈的绕组。
整体电路设计
该电路设计可分为四部分:输入电路、PWM控制电路、输出保护电路和输出电路,图5所示是整个青岛干式变压器电路的原理图。其中输入电路直接可将交流220V/50Hz整流滤波成为300V电压,然后通过管MTP3N60将高频变压器初级300V电压逆变成高频方波并由整流二极管1620和滤波电容再次整流滤波以输出DC+5V和DC+12V。其中PC817、TL431属于输出反馈回路,当输出过大时,TL431导通,光耦PC817也随之导通。从而控制UC3842第2脚的输入电压,而反馈输入电压则可改变UC3842第6脚输出的PWM信号占空比,从而控制次级输出平均电压以使之达到稳定。MC3423为过压保护电路,过压时,MC3423第8脚的输出电压将触发SCR2N6400导通,从而起到分流作用以保护负载。

图5 青岛干式变压器电路原理图

测试
测试时,先给UC3842外加16V青岛干式变压器,以测试PWM系统是否起振,然后观测第4脚是否输出2.5V平均电压(为频率68kHz±1O%的锯齿波),之后,可将变压器初级输出引脚断开,测试300V电压。此时连接UC3842第7脚Vcc的电压应为16V;接着测试变压器+5V输出端是否有30V/70kHz左右的脉冲电压和+12V输出端是否有46V/140kHz左右的脉冲电压;再给输出端加+12V可变电压,测试MC3423第8脚,调整电压略高于+12V。再次测试MC3423第8脚的输出;然后再给输出端加+5V可变电压,测试PC817各引脚电压,调整电压略高于+5V,再次测试PC817各引脚电压;下来将整机电路连接完整,确认无误时可短时间加电,断开交流青岛干式变压器,检查集成电路、三极管、二极管是否由发热现象,电解电容是否有发热或突起现象,如有则须查明原因并更换元器件。
该电路的测试结果为:当输出+5V时,纹波为37mV,输出+12V时的纹波为66mV,线性调整率为0.0085%/V,负载调整率为1.785%/A。加上负载后测试,其+5V输出的最大电流为2.86A,最高效率为95.3%;+12V输出时的最大电流为2.81A,最高效率为93%,设计通过。
结束语
本文分电路和磁路两部分给出了一种基于MC3423的OVP反激式青岛干式变压器的设计方法。同时给出了整个电路的电路图和测试结果。根据测试结果证明,本设计可以满足设计要求。


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