高位取能開關(guān)電源制作

一、電源模塊用于某電力系統(tǒng)中，為該電力系統(tǒng)弱電供電電路單元，設(shè)計(jì)要求大體如下：

1：輸入電壓與條件：DC650V-1500V，輸入源為一大電容，可以等效為一電壓源，在輸入電壓范圍內(nèi)不會(huì)較快地從最低電壓波動(dòng)到最高電壓，即輸入電壓是從650V開始增長(zhǎng)，逐漸增大至1500V，但可能會(huì)有不超過(guò)5%輸入電壓的紋波存在（最高電壓不會(huì)超過(guò)1500V），以及高電壓環(huán)境下的電磁干擾輸入。

2：輸出規(guī)格要求：要求隔離輸出15V/2A，電壓誤差小于5%，瞬態(tài)電流能夠大于10A輸出的能力，動(dòng)態(tài)響應(yīng)能夠大于10A/uS。

3：保護(hù)：要求電源有過(guò)壓保護(hù)，有輸出過(guò)流保護(hù)功能，過(guò)流響應(yīng)時(shí)間小于20uS。

4：耐壓要求：要求輸入輸出之間耐壓大于2500AC/1min，DC4000V/1min。

5：效率：電源工作效率要求大于等于85%，自然冷卻散熱。

6：工作溫度范圍：電源可以持續(xù)48小時(shí)滿載工作在零下20度到零上70度的環(huán)境溫度中。

7：工作濕度范圍：能夠在不小于相對(duì)濕度50%的環(huán)境中連續(xù)空載工作24小時(shí)。

二、設(shè)計(jì)前可能碰到的困難問(wèn)題

1、絕緣問(wèn)題：絕緣在電源可靠工作的時(shí)候保證電氣間距，1500伏時(shí)PCB安全爬電間距在15毫米以上，實(shí)際上工作時(shí)VOR（反射電壓）會(huì)達(dá)到2000伏左右，板路在這時(shí)需要開具空氣隔離槽，相應(yīng)得成品機(jī)械強(qiáng)度會(huì)降低，此時(shí)需要輔助的固定材料。

2、安全要求的材質(zhì)：鑒于以上的要求，需要變壓器的漆包線、半導(dǎo)體材料、固定材料的選擇上面很窄，非專業(yè)的應(yīng)用將帶來(lái)不可預(yù)知的后果。

3、電壓比較高，且范圍比較寬輸入電壓與條件：DC650V-1500V，占空比變化比較大。

三、設(shè)計(jì)思路

  介于電路的整體功率幾十瓦，因此在選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)式優(yōu)先采用了反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制芯片采用TI公司的UC3842，開關(guān)頻率90K。在設(shè)計(jì)中開關(guān)mos的選擇比較困難，因?yàn)檩斎腚妷鹤罡呖蛇_(dá)1500V，對(duì)于這個(gè)電壓級(jí)別的開關(guān)管來(lái)說(shuō)，很難找到，最后選擇IXYS的High  Voltage   MOS    IXTH 1N250作為開關(guān)管。變壓器采用EI28的骨架，并且在繞制變壓器的時(shí)候特別要注意層間絕緣問(wèn)題?？紤]在輸入電壓高端時(shí)候UC3842啟動(dòng)電阻損耗過(guò)高的問(wèn)題，因此在650V啟動(dòng)電源完畢后，采用繼電器來(lái)切換啟動(dòng)電路電阻大小。

四、電源原理圖及PCB圖

五、設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題及解決方法

   1、輸入電壓高端時(shí)，UC3842芯片啟動(dòng)電阻損耗問(wèn)題比較嚴(yán)重，甚至燒毀。因此增加繼電器切換啟動(dòng)電阻。繼電器2-7PIN為常閉觸點(diǎn)，短接電阻R7(30M）繼電器線圈接輸出15V，輸入電壓未650V時(shí)，當(dāng)輸出電壓15V建立后，2-7PIN斷開，R7電阻投入電路中，使得啟動(dòng)電阻加大，減小損耗。輸出15V消失后，R7又重新被短路。

2、由于高壓，變壓器制作比較困難，普通繞組的變壓器絕緣無(wú)法達(dá)到要求，因此后來(lái)選擇一家軍工（代加工民用產(chǎn)品）企業(yè)繞制完成，給后期帶來(lái)一定的麻煩。