高精度稳流电源电路设计

1　前 言

作为电真空微波放大管的一种，速调管以其功率大p效率高的优势得到了广泛的应用。而速调管一般都需要外加一个聚焦磁场。为了使速调管电子枪所打出的电子注不被散射损耗掉，这就要求磁场电源具有较好的电流稳定度。

2　性能指标 (1) 输入：三相50Hz、380V;

(2) 输出：额定电压80V，额定电流25A，要求0∽25A连续可调;

(3) 输出电流纹波：0.08A;

(4) 输出电流稳定度：0.08A;

(5) 提供电源过流保护,电源过压/欠压保护;

3　电路原理

3.1 主回路

主回路采用Buck变换器,原理框图如图1所示

图1　 主回路框图

3.1.1　原理简介：

50Hz、380V三相交流输入电压经EMI电网滤波器阻断噪音信号，通过隔离变压器降成100V左右的交流电压，再经过整流滤波，变成Buck变换器所需要的平滑直流电压。图1中，当N1或者N2导通时，电感L1在未饱和前，电流线形增加，电感L1的极性为左正右负，二极管V1处于关断状态。当N1和N2都关断时，由于电感L1中的磁场作用，改变L1两端的电压极性，左负右正，续流二极管V1导通，以保证输出电压和电流不变。由于磁场负载是一个感性负载，当电源不工作时，磁场负载必然会产生一个反向的电压，二极管V2用来将这一反向的负载能量释放掉。

3.1.2 关键元器件的选择

(1)　开关管N1，N2的选择：采用三菱公司100A单管IGBT(CM100H-12)。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有MOSFET的工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单和GTR的阻断电压高、饱和导通压降低、载流能力强的优点。开关管的驱动采用变压器隔离。与不用变压器，直接驱动相比，主回路对驱动电路的干扰小，不易引起震荡。由于变压器工作比的限制，若只用一个IGBT,使得占空比不能超过50%。因此，开关管由两个IGBT并联，用控制电路输出的相位相差180的脉冲信号驱动。这样，占空比就能达到96%，使得输出电流能在很宽范围内调节。而且，开关管的损耗也能减少一半。

(2)　反馈采样电路：通常，电源的反馈采样都采用电阻的形式。然而，由于本电源的输出电流较大，若使用电阻采样，电阻的功耗比较大。电阻的过分发热，必然会引起电阻阻值的变化，从而引起反馈采样电压的变化，无法满足电源的电流精度要求。这部分功耗，对整个电源而言，也是无用的能量损耗。而且，电阻的体积也比较大。采用电阻反馈显然是不可取的。因此，采用额定值25A的霍尔电流传感器(CSM025A)作为反馈的采样。该传感器具有良好的线性度、抗干扰能力强、低温漂、宽频带等优点，能够很好的满足电源的电流精度要求。

3.2 驱动电路

驱动电路的原理框图如图2所示

图2　　 驱动电路框图

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