一種寬輸入雙管反激式開(kāi)關(guān)電源的設計

摘要：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統中通常使用寬輸入范圍的開(kāi)關(guān)電源來(lái)為低壓微控制器、IGBT驅動(dòng)器以及LCD供電。文中介紹了一種輸入范圍為120～800 V，輸出為20V／1A的開(kāi)關(guān)隔離電源的設計方法，從而有效地解決了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的供電問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；PWM；變壓器；MOSFET

0 引言
根據《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統研制技術(shù)協(xié)議》的規定，接入太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的電池陣列在最強光照的情況下的開(kāi)路電壓將不能超過(guò)750 V，最低不低于120 V。本文介紹的開(kāi)關(guān)電源就是在120～750 V的輸入電壓范圍內能穩定地輸出，從而使太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統能在協(xié)議規定的輸入范圍內穩定地為低壓控制器、IGBT驅動(dòng)器以及LCD供電，并使系統可靠地工作。

1 電路拓撲
本設計的電路拓撲結構如圖1所示，圖中，當VT1和VT2同時(shí)導通時(shí)，DC電源和變壓器初級組成回路，變壓器初級的電流上升，變壓器的磁通密度從初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw，并將能量存儲在變壓器中，這時(shí)，由于次級的二極管VD3的截止作用，使得變壓器不能向次級傳送能量；而當VT1和VT2同時(shí)關(guān)斷的時(shí)候，由于反激的作用，變壓器初級的電壓反向，鉗位二極管VD1和VD2導通，以把原邊繞組的反激電壓和開(kāi)關(guān)管上的電壓鉗制在電源電壓Vdc。此時(shí)，存儲在變壓器的能量一部分向副邊傳遞，另一部分通過(guò)鉗位二極管返回給電容C1和C2。因而在反激時(shí)間內，變壓器的磁通密度從峰值Bw下降到剩余磁通Br。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，VT1和VT2又同時(shí)開(kāi)通，以進(jìn)入下一個(gè)周期。整個(gè)電路通過(guò)連續地開(kāi)關(guān)VT1和VT2，就可以得到穩定的直流輸出。

由于實(shí)際電路的分布參數以及開(kāi)關(guān)管VT1和VT2的屬性并非完全相同，所以，VT1和VT2不是完全同時(shí)開(kāi)關(guān)。當VT1先關(guān)斷時(shí)，變壓器初級T1、VT2和VD2組成回路續流，而當VT2關(guān)斷時(shí)，變壓器儲存的能量將向次級傳送；同理，當VT2先關(guān)斷，變壓器初級T1、VT1和VD1將組成回路續流，并當VT1關(guān)斷時(shí)，變壓器存儲的能量向次級傳送。
與一般采用單管加控制芯片的開(kāi)關(guān)電源不同的是，本設計采用了上下兩個(gè)MOSFET，這樣做的目的一是可以降低每個(gè)開(kāi)關(guān)管上承受的電壓，二是兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不需要采用兩個(gè)控制芯片來(lái)控制，而只用一個(gè)PWM波就可以實(shí)現兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷。