CN202872641U - 双桥移相串并联谐振高压直流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双桥移相串并联谐振高压直流电源，主要应用在需要直流高压输出的领域，解决领域中其他产品体积大、抗打火能力差、输出纹波大、适用范围窄等问题。为此采取的技术方案是：采用两个完全一样的串并联谐振全桥或半桥，并在同一磁芯上绕制两个桥的变压器初级，通过控制两个桥的相位变化实现输出能力的改变。电源中的两个桥均正常工作在串并联谐振状态，通过闭环，用移相控制芯片对相位进行调整。当两桥相位差为0度时，输出最大；180度时，两桥相互抵消，理论上输出为0。本实用新型具有功率大、无断续纹波问题、变压器设计简单、应用范围较广等特点，可应用于雷达发射机中行波管与速调管电源、高压除尘以及众多科研领域。

Description

双桥移相串并联谐振高压直流电源

技术领域

本实用新型涉及一种双桥移相串并联谐振高压直流电源。

本实用新型主要应用在需要直流高压输出的领域，解决领域中其他产品体积大、抗打火能力差、输出纹波大、适用范围窄等问题。

背景技术

一直以来，对于速调管、行波管等领域高压直流电源，多为线性电源、普通桥式开关电源、串联谐振开关电源方式。线性电源体积大、效率低、抗打火能力差，早已不被使用；普通桥式开关电源不能短路工作，抗打火能力极差，因此很难在高压电源领域被广泛采用；串联谐振开关电源为恒流源性质，可以短路工作，但其有开关峰值电流大、损耗大及变压器较难设计等缺点，近年来已被串并联谐振所取代。

近年来，随着串并联谐振电源技术的日趋成熟，使其在高压领域得到了较多的应用。串并联谐振电源工作特性为恒流源，可以短路工作，因此具有极强的抗打火能力。而串并联谐振较之串联谐振，有着开关峰值电流小、损耗小的优势，并且将变压器的分布参数全部利用上，使得变压器的设计更加简单。目前的串并联谐振，主要为单桥式，采用调频控制，这种方式使电源在轻载时工作在断续状态，输出具有较大纹波。而双桥移相串并联谐振保留了单桥串并联谐振的优势，进一步增加了电源的输出功率，而移相的控制方式更容易实现，更不存在轻载时的纹波问题。这种双桥移相串并联谐振高压电源广泛应用于雷达发射机中行波管与速调管电源、高压除尘以及众多科研领域。

实用新型内容

本实用新型为实现其目的所采取的技术方案是：采用两个完全一样的串并联谐振全桥或半桥，并在同一个磁芯上绕制两个桥的变压器初级，通过控制两个桥的相位变化实现输出能力的改变。

电源中的两个桥全部正常工作在串并联谐振状态，通过闭环，用移相控制芯片对相位进行调整。当两桥相位差为0度时，输出最大；180度时，两桥相互抵消，理论上输出为0。

原有的线性电源，体积大，效率低，不能短路工作，因此抗打火能力很差，而作为高压电源，抗打火能力是电源的一个极其重要的指标；而串联谐振电源的初级电流峰值是串并联谐振的1.5倍以上，使开关管的选取变难，成本也会增加，同时，分布参数中的分布电容会对回路工作产生较大影响，使得变压器的设计变得更难；单桥串并联谐振电源，对变压器初级来说，串电感，并电容，正好将变压器的漏感与分布电容完全用，变压器设计变得简单，但其调节方式为调频方式，轻载时纹波较大，可能会导致负载的不稳定，使其出现打火，因此为使其正常工作，就不能工作在断续状态，则其适应的功率范围变窄。

而本实用新型的高压电源，自身是开关电源，相对于线性电源有极大的优势；而串并联谐振的初级电流的峰值较小，选择开关管更加容易，而串并联谐振拓扑将变压器的分布电容和漏感完全用上，使变压器的设计变得简单，更容易实现整个电源。双桥移相串并联谐振，采用移相控制方式，不存在断续纹波问题，空载也是其正常工作的状态，应用范围较单桥串并联谐振有较大的提高，而且使其功率也提高了一倍。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作详细说明。

图1为本实用新型总体框图；

图2为主电路详细结构图；

图3为本实用新型实施例电路结构图；

图4为实施例波形对应关系；

具体实施方式

参见图1，本实用新型主要包括五个电路部分：串并联谐振桥1，串并联谐振桥2，变压器3，控制部分4，整流滤波部分5。

参见图2，为本实用新型的详细拓扑，以全桥为例，每个谐振全桥由四只开关管、串联电感L1、串联电容C1、并联电容C2组成，并各接变压器的一个绕组，同名端如图中所标，变压器次级整流滤波后输出直流高压。直流高压经过采样处理送回控制部分，对电源实现闭环。

现对本实用新型电路具体说明如下：

工作时，供电输入经过整流滤波后分别送到串并联谐振全桥1和串并联谐振全桥2。控制部分控制两个全桥开关管导通，在开环情况下，前半周期V1-1与V1-4、V2-1与V2-4同时导通，变压器的初级两个包电流方向为上进下出，方向相同，后半周期V1-2与V1-3、V2-2、V2-3同时导通，变压器初级电流均为由下向上，两个全桥电流完成同步，此时输出最大。闭环时，通过电压采样的环路控制，控制部分输出送给开关管的驱动信号的相位发生改变，V1-1、V1-4的导通时间同V2-1、V2-4的导通时间出现相位差，则此时输出减小，直到V1-1、V1-4与V2-1、V2-4的相位差为180度，此时变压器初级两个包电流完全相反，相互抵消，输出最小。

串并谐振电源工作在连续状态，占空比大，因此峰值电流较小；开关管工作在软开关状态，开关损耗小，更容易实现；双桥移相串并联谐振，纹波小，应用范围宽，功率大，抗打火能力强，变压器更容易设计，是较理想的高压电源拓扑。

实施例

本例为一-17kV速调管调制器直流电源，输出平均电流为800mA，平均功率13.6kW。采用两个全桥实现，供电为380VAC。

考虑电网波动，输出按110％设计，约15kW，则每个桥为7.5kW。确定电感及电容值实现单桥的输出功率。

380VAC整流滤波后送到两个全桥，经过变压器后，到次级整流滤波，输出直流高压，并将输出电压采样，送回控制部分4，闭环后控制两个桥开关管导通的相位差，以实现输出能力的大小。

满载时两路电流波形如图4所示。

Claims (2)

1.一种双桥移相串并联谐振高压直流电源，其特征在于本装置由两个相同的半桥或全桥接到同一个变压器的两个初级，通过两个桥的相位差实现输出能力的调节。 

2.如权利要求1所述双桥移相串并联谐振高压直流电源，其特征在于组成两个半桥或全桥的电路拓扑为串并联谐振，变压器初级串电感、电容，并电容。 

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