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对比了单端反激、推挽、半桥、全桥、单端正激几种常见的电路拓扑的特点,分析了正激电路在设计方面的优势。为了保证正激电路在开关管关断期间,高频变压器能完全磁芯复位,以防止磁芯饱和烧毁线圈,因此必须选择合适的磁复位电路。根据高压输入对功率器件可靠性工作及成本的要求,确定双管正激电路为电源的主拓扑。分析了辅助磁通绕组复位、RCD箝位复位、LCD箝位复位和有源箝位复位几种常用的磁芯复位技术后,决定选用无损缓冲电路来解决开关管电压应力、开关损耗、磁饱和以及电磁干扰等问题。
对于高压输入电源,输入电压范围较宽,对磁性元件的设计要求比较严格,尤其是隔离变压器,原边匝数比较大,匝比大,绝缘要求严格。在保证最高输入电压、最大占空比磁芯不饱和的前提下,给出了具体的计算和设计方法。对于控制电路部分,本文对PWM控制电路、驱动电路、输出电压反馈电路、均流电路以及各种保护电路给以了详细的说明,并对系统环路给以了简要分析,获得的实际波形说明环路参数配置的合理性。为了通过相应的电磁兼容设计要求,对输入电源线滤波器进行了研制。从分析干扰源及耦合途径入手,通过改变参数,使所产生电磁干扰的频谱和幅值指标不断改善,得到了满足要求的电源线滤波器。
本文完成了一款高压直流电源及其配套滤波器的设计,其性能达到了相应技术规范的要求。针对国内高压电源产品较少需求较大的状况,本课题对电源设计有现实的应用价值。