图5 斜坡补偿电路
斜坡补偿设计步骤如下:
1)计算电感电流的下降沿 m2=di/dt=Vout/L(A/s);
2)计算反映到初级的电感电流下降沿 m2′=m2/n(n为高频变压器的匝比);
3)计算初级测得的下降沿坡度Vm2=m2′RSENSE(V/s);
4)计算CT充电时的坡度 d(Vosc)=Vosc/ton(V/s)
应用叠加定理求斜坡补偿后电流输入端电压。斜坡补偿后加到芯片电流输入端的电压为
VRAMP=(6)
5)计算斜坡补偿值斜坡补偿电压VCOMP为
VCOMP=(7)
式中:M为补偿比例,应大于0.5,一般取0.75~1。
取补偿比例M=0.99,Ri=4.7kΩ,经计算得Rb=16kΩ
3 实验结果分析
驱动电路脉冲波形如图6所示,其中开关频率f=25kHz,tr=0.423μs,tf=0.804μs,Vgs=15.23V。上升沿和下降沿比较陡峭,驱动电平适中,符合要求,有良好的驱动能力。
V:5V/格 t:10μs/格
图6 驱动电路脉冲波形
如图7(a)所示,轻载时开关管漏源电压波形对称,不存在偏磁现象。当加载到一定程度时,开关管漏源电压波形出现不对称,说明同一桥臂的开关管导通不对称,从而出现偏磁现象。经分析,是由于斜波补偿不够导致,增大补偿量,偏磁现象得到明显抑制,开关管漏源电压波形基本对称,如图7(b)所示。
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V:50V/格 t:10μs/格
(a)轻载时
V:50V/格 t:10μs/格
(b)满载时
图7 MOSFET漏源间的电压波形
图8为合闸冲击电流限流电阻两端的电压波形,当SCR未起作用时,电压开始缓慢上升,充电结束后,电位跌至零,如图8(a)所示;当SCR起作用时,电压在开始很短的时间内有一个很小的幅值,这是SCR导通的过程,此后电压为零,整个过程电压几乎保持水平,说明合闸时电路电流比较小,如图8(b)所示。
V:50V/格 t:10μs/格
(a)SCR未起作用时
V:50V/格 t:10μs/格
(b)SCR工作时
图8 限流电阻两端的电压波形
当满载运行时,即36V/30A输出时,输出电压纹波为1.327V,电源效率η=86.2%。当轻载运行时,输出电压纹波为0.223V,电源效率η=54.6%。当交流输入电压上下浮动10%时,输出电压浮动0.04V,基本不变,说明电源的负载调整率和电压调整率都很小。
4结语
实验结果表明,设计的36V/30A电源,输出电压纹波较小,满载时电源效率较高,电网电压浮动时,电源能正常工作,应用在镍氢电池充电,达到了良好的效果。为改善电源的动态响应,减小电源的静态误差,PI调节和斜波补偿的设计显得尤为重要。