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用一只三相整流器和降壓器做離線單相電源

鉅大LARGE  |  點擊量:1094次  |  2020年06月17日  

某些工業應用要求將一個三相電源送入一個小功率的dc/dc轉換器,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電壓故障,有些應用要求電源能在這種問題下繼續工作。為應付這些問題,可以采用一個非受控整流器和一只電容,將三相交流電轉換為一個直流電壓,但這個電壓可能高于標準轉換器可以支持的最大輸入電壓。要找到一個可用于這些電壓的dc/dc轉換器可能很困難,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)。假如連接了中性線,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IGBT和一只電容,將電壓降低到標準離線dc/dc轉換器范圍內。


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。


并聯穩壓器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-陽極電壓就高于其2.495V的內部基準,將陽極-陰極電壓降低到大約2V,使Q2關斷。當整流電壓低于340V時,IC1不拉入電流。于是,Q2因R2偏置而導通,將儲能電容C1和dc/dc轉換器負載連接到整流器上。


在上電時,假如C1完全放電,而整流后的瞬時交流線電壓大于約50V,則MOSFETQ1導通,使絕緣柵雙極晶體管Q2保持關斷;無充電電流通過電容。假如瞬時整流電壓低于儲能電容與50V之和,則Q1關斷,Q2導通,將電容與負載連接到整流器上。


注意(尤其是在上電時),當Q2關斷時,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。新增R5的值意味著必須新增R4的值,從而使Q1的關斷更緩慢,并可能出現起動時的故障。關于R4、R5和D8的值,必須在實用時做一個均衡。考慮到D8限制了Q1上的最大柵極電壓,它的齊納電壓必須盡可能接近于閾值電壓,從而通過R4更快地關斷。Q1的一個好的選擇是BS170。可以在Q2的集射結上跨接一個R6和CS組成的緩沖網絡,以限制所出現的噪聲。


當實際負載電壓為340V時,IC1的基準電壓大約比其陰極高0.5V,輸入電壓開始通過集電極結而導通。必須在0.5V、45A時測量這個陰極電壓,并且假如計算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,開關為310V。


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