基于AN8026变频器高性能电源设计方案

2014-02-09 18:53:16来源: 互联网

1.前言

  变频器在能源节约、电力环保方面意义重大,电动机驱动是电能消耗大户,约消耗全国65%发电量,近三十多年来变频调速已在钢铁、冶金、石油、化工、电力等工作中得到广泛运用,其他家用电器例如变频冰箱,变频洗衣机、变频微波炉等也已相继出现,因此设计可靠高性能的变频器电源尤为重要。本文设计的电源采用开关电源控制集成电路AN8026,AN8026为松下公司开发的反激式单端输出开关驱动控制器,其内部采用RC充放电控制的RS触发器作为驱动信号源,其输出脉冲可直接驱动MOSFET开关管,而不必外设灌流电路。

  变频技术目前得到了广泛的应用,而变频器的可靠稳定运行决定了变频器性能指标,作为基础硬件,变频器电源的高效可靠运行至关重要。如图1所示为变频器的拓扑结构,主要由整流单元、预充电电路、制动单元和逆变单元组成,从图中可知,变频器电源为驱动电路和控制电路提供直流电源,驱动电路则为逆变单元提供驱动能力强响应速度快的驱动脉冲,因而设计高效可靠变频器电源硬件显得尤为重要。

  变频器拓扑结构

  2.电源软开关技术及电路原理

  AN8026为松下公司开发的反激式单端输出RCC型准谐振软开关驱动控制器,封装为SIP 9脚封装,各个脚号的定义如表1所示,内部框图如图2所示,其特点如下[4]:

  ·供电电压为下限8.6V到上限34V;

  ·输出脉冲为单端图腾柱式驱动脉冲;

  ·输出驱动电流为+1A,直接驱动M0SFET管;

  ·启动电流为8uA,减小启动电阻功耗

  ·内置逐周控制过流保护电路

  ·内置滞回特性的输入欠压8.6V保护电路;

  ·外置稳压管的过压保护电路。

  

  AN8026内部框图

  AN8026的极限参数如表2所示,图3为AN8026的电路原理图。软开关电源主要由控制芯片 AN8026、MOSFET K2225、TL431、脉冲变压器TR1等组成。VCC通过启动电阻R1、R3、R5、R6限流分压由直流母线供电,输入直流母线电压等级不同可以调节启动电阻的阻值,当达到启动电压时,变换器开始工作,此后控制芯片由副边+18V辅助绕组供电。

  AN8026极限参数

  软开关电源原理图

  R8将TR1辅助绕组的感应脉冲限流,二极管D6 负向箝位,将2.8V的正脉冲送入第①脚用作TR1的磁通复位检测,可以避免TR1磁能未释放完毕时开关管导通产生的冲击电流,同时保证输出电压的稳定;第②脚外接C10、R14设定最小关断时间,C10设定最小导通时间;第④脚外围以R15作为开关管源极电流传感器,正比于开关电流峰值电压;第⑧脚的过压保护由稳压管ZD4从Vcc端取样,使启动工作电压不超出上限值34V,DZ选用22V稳压管,同时可以实现驱动脉冲失控时输出过压保护;为了防止 AN8026启动前启动电压瞬间超过28V产生误动作使电路不能启动,电路中由C13对瞬间超压尖蜂进行吸收。

  开关电源的软开关主要是通过C5、C6、C7和初级绕组电感Lp组成的准谐振电路来实现,具体的器件参数需根据开关电源的开关频率来计算;同时第④脚电流检测实现过流保护;第⑧脚通过R16和C18进行启动时的过压锁定,实现开关电源软启动;通过 TL431组成的反馈回路实现输出电压的稳定。

  3.实验验证

  根据电路原理图设计,利用软件AltiumDesigner Summer 09绘制PCB,并调试样机,图4所示为软开关电源实验波形。

  

  波形图

  从开关电源实验波形可知开关电源的MOSFET开关管开通和关断时电压应力几乎为零,开关管损耗近似为零,这样大大提高了开关电源效率,同时增加了开关管的寿命,提高了电源的可靠性,进而提高了变频器的可靠稳定性。

  4.结论

  本设计方案中的变频器电源板具有高效稳定的工作性能,基于AN8026控制芯片设计的软开关电源效率高、稳定可靠,能够驱动板和控制板的供电需求,从实验结果可知,MOSFET开关管开通和关断时电压应力几乎为零,开关管损耗近似为零,这样大大提高了开关电源效率,同时增加了开关管的寿命,提高了变频器的可靠稳定性,进而证实了该方案的可行性。

关键字:AN8026  变频器  高性能电源

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2014/0209/article_23971.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
AN8026
变频器
高性能电源

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved