【導(dǎo)讀】相較于普通的逆變電源，高頻逆變電源能夠?qū)⒌蛪褐绷麟娹D(zhuǎn)化為高頻的低壓直流電，升壓處理之后就輸出高壓直流電。前級電路在高頻逆變電源中是問題最多的設(shè)計(jì)部分。
本文將介紹前級電路中閉環(huán)前級與準(zhǔn)開環(huán)前級變壓器的匝數(shù)比設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。
閉環(huán)前級變壓器匝數(shù)比的設(shè)計(jì)
圖1
圖2
如圖1、圖2所示，逆變電源的前級電路大多采用推挽結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)是開環(huán)和閉環(huán)的問題。
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逆變器前級無論是開環(huán)還是閉環(huán)只是變壓器的匝比和反饋環(huán)路的參數(shù)不同而已。比如需要設(shè)計(jì)一個(gè)輸入12V，變化范圍為10.5-15V，輸出電壓為交流220V50Hz的高頻修正方波逆變器。如果前級采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，12V升壓后的直流電壓穩(wěn)定在270V比較好，這樣為了使輸入10.5V時(shí)還能輸輸出270V，則變壓器的變比大約為（270+2VD）/（10.5-VDS）/D，其中VD為高壓整流管的壓降，VDS為前級MOS管的壓降，D為最大占空比。計(jì)算出來的結(jié)果大約是28。
特別注意的是當(dāng)前級工作在閉環(huán)狀態(tài)時(shí)，比如輸入電壓比較高的話，D1、D3正端整流得出的，脈沖的峰值將超過270V，占空比小于1。需要L1、C11平滑濾波，所以L1不能省略，還要足夠大，否則MOS管發(fā)熱損耗很大。具體計(jì)算可根據(jù)正激開關(guān)電源輸出濾波電感的計(jì)算，這里就不再贅述了。
準(zhǔn)開環(huán)前級變壓器匝數(shù)比的設(shè)計(jì)
實(shí)際中的逆變器前級往往省略L1，從電路上看還是閉環(huán)穩(wěn)壓，電壓也是通過R1進(jìn)行反饋，又是怎么回事呢？從上面閉環(huán)穩(wěn)壓的計(jì)算中可以看出，為了保持輸出的穩(wěn)定，變壓器的變比設(shè)計(jì)的比較大。逆變器前后級都穩(wěn)壓當(dāng)然比較好，但也可以只是后級穩(wěn)壓，后級穩(wěn)壓在AC220V，我們可以把前級直流高壓設(shè)計(jì)在最低220V就可以了，此時(shí)占空比為50%。如果前級直流高壓大于220V我們可以自動(dòng)把占空比調(diào)小點(diǎn)，這樣輸出交流電也穩(wěn)定在220V了。
用這種方式的話我們的變壓器變比可以按輸入10.5V時(shí)輸出220V設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果變比大約是22。這樣輸入10.5-15V變化時(shí)，前級高壓的變動(dòng)范圍大約是220-320V。
如果L1直接短路，R1去掉，這樣就是一個(gè)純開環(huán)的電路，只是有于變壓器漏感尖峰的存在，在逆變器空載時(shí)，前級輸出的直流高壓會(huì)虛高，對高壓濾波電容和后級高壓MOS管的安全不利。我們可以也接上R1做一個(gè)淺閉環(huán)反饋，限制空載高壓在320V，超過320V時(shí)，占空比會(huì)被控制到很小，這樣高壓濾波電容和后級高壓MOS管的安全得到了保證，空載電流也減小了。前級這樣設(shè)計(jì)的話，只要帶很小的負(fù)載，前級占空比立刻拉到最大，前級直流高壓降到320V以下。
在正弦比逆變器的前級電路中也可以這樣設(shè)計(jì)，對于輸入12V輸出220V的逆變器來說，可以把變壓器的變比設(shè)計(jì)在32左右，這樣前級直流高壓的變化范圍大約在320-420V，通過改變后級SPWM的調(diào)制度也可以保證后級輸出220V電壓的穩(wěn)定。
本篇文章介紹了高頻逆變電源前級電路中兩種匝數(shù)比設(shè)計(jì)，并對這兩種設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，給出了能夠讓電壓較為穩(wěn)定的建議。希望大家在閱讀過本篇文章之后能對高頻逆變電源中前級電路有進(jìn)一步的了解。
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