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基于軟開關的電子輻照高壓電源2

時間:2009-06-17 10:54:12來源:網絡 作者:admin 點擊:

基于軟開關的電子輻照高壓電源1的內容。改進的串聯諧振變換電路具有電流、電壓限制的雙斜率輸出特性,電感L2、L3是諧振電感。C1為諧振電容
電路的諧振槽路的電流波形和驅動信號波形如圖4所示,通過調節α角控制變換器的輸出功率。
工作在歸一化的輸出電流I*o=0.15%且ψ=1時,結果產生大約30%的過壓。改進變換器的輸出特性為雙斜率輸出特性,使電路提高了電壓、電流限制的固有能力,改善了高壓電源的空、滿載的適應性,同時有利于高壓電源寬范圍的輸出調節。
L1、L4為緊耦合的電感(L3=L4),箝位二極管>二極管D5到D8,不同于電感吸收電路,該電路著重解決電路的尖峰導通,可以將尖峰電流限制在大約Ist=Vindc/2(L3+M)之內。因為采用了緊耦合電感(耦合因數k=0.95),Ist近似等于Vindc/4*L3。雖然電感的引入增加了電路的元件數量和成本,但在輕載時可以明顯改變傳統電路的功率因數,限制傳統電路中固有的擾動尖峰電流。
整個變換器電路依然采用PFM的工作模式,當前級預穩電源輸出0~500V直流電壓時,變換器以固定的脈沖寬度驅動橋臂的功率開關管。為了保證電源在電子槍束流產生時能穩定工作,設計了取樣閉環控制功能,當輸出偏離電壓設定值時,變換器通過脈沖頻率調節得到穩定的輸出,電子槍高壓電源實際工作頻率為3~25kHz。改進后的串聯諧振變換器如圖5所示,

2.3 高壓變壓器的設計
電源輸出電壓較高,高頻高壓變壓器的次級采用了多級倍壓電路的方式,以降低高頻開關變壓器的變比。但高壓變壓器仍然是高壓電源中關鍵的部件。高壓變壓器的設計重點是如何減少分布電容和保證高壓絕緣,基于上述考慮,初級繞組排列分布如下。
為了減少高壓繞組和低壓繞組之間的分布電容,確保高壓繞組和低壓繞組之間的絕緣,需要將原邊繞組繞制在矩形鐵心的一邊,副邊繞組繞制在矩形鐵心的另一邊,并留足原、副邊間的距離,最后用環氧樹脂灌注作為主絕緣
為了減少高壓繞組的分布電容,需要采用副邊繞組分段繞制方法,由多個繞組串接而成。
為確保副邊繞組和鐵心間的高壓絕緣和次級繞組層間絕緣,均采用杜邦公司生產的聚芳纖維紙和環氧樹脂注料的復合介質絕緣
副邊繞組起端為低電位,離鐵心端空距離較小,而副邊繞組末端為高電位,需留足鐵心端的絕緣距離,最后用環氧樹脂灌注作絕緣

2.4 變換器控制電路和電源控顯電路
變換器控制電路主要為電源的兩路開關功率變換器提供控制信號和保護信號。其主要特點為,前級的BUCK預穩變換電路需要的PWM脈寬,與后級串聯諧振變換的PFM的頻率相關,在同一個電壓設置信號基礎上生成各自的所需信號。這樣就保證了輸出電壓連續可調的要求,同時保證在額定負載工作條件下,兩級變換器都處于最佳的工程設計值,減少了變換器不應有的電壓、電流應力,有利于電源的穩定工作。
在變換器的保護功能方面增加了一次過壓、二次過壓、變換器過流等故障檢測。當一次過壓發生時電源處于間斷工作狀態,過壓故障消失后,電源自動恢復工作。當二次過壓發生時,電源直接停止工作,鎖定故障狀態,給出故障指示,直到電源復位后重新開機方可正常工作。
電源控顯電路主要是完成整個電源的工作時序的控制、輸出電壓檢測指示以及高壓電源必要的人身安全性的保護措施。電路采用了單片機>單片機作為核心控制器件。通過高精度的A/D變換器將輸出電源取樣信號轉換成數字量,通過四位數碼
示器作為本地指示。面板按鈕信號通過單片機控制的程序實現本地的電源開、關機時序控制和本地的電源輸出電壓的設定。

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