脉冲升压单元包括脉冲变压器B1及脉冲变压器的次级绕组回路中连接的二极管D1和升压电容C3,升压电容C3两端并联一个负载电阻R8;负载电阻R8两端并联正向导通反向截止的二极管D2和储存驱动脱扣线圈能量的储能电容C4组成的串联支路。
脉冲变压器反激升压原理:当芯片MC34063中的晶体管导通时,直流输入电压首先对脉冲变压器B1的初级绕组供电,电流在脉冲变压器初级绕组两端会产生自感电动势;同时,通过互感的作用,在脉冲变压器次级绕组两端也会产生感应电动势;当晶体管由接通状态忽然转为关断时,电流在脉冲变压器初级绕组中存储的能量也会产生反电动势;同时,通过互感的作用,在次级绕组中也会产生反电动势。也就是说,晶体管开通和关断时,在脉冲变压器初级和次级线圈中产生的感应电动势方向不一样的。
在图3中,芯片MC34063中的晶体管导通期间,B1初级线圈电压为上正下负,根据同名端指示,B1次级线圈感应电压为下正上负,二极管D1反偏截止,次级线圈中无电流流过;在晶体管关断期间,B1初级线圈感应电动势为下正上负,次级线圈感应电动势为上正下负,二极管导通,铁芯中所存储的能量就充人升压电容C3中,如此循环,在每一个周期内就为升压电容C3进行一次充电,从而抬升了C3的电压。在这里,脉冲变压器的变比只能起到简单的电压抬升作用,升压电容电压的升高主要由脉冲变压器的铁芯储能和方向控制二极管D1来完成。由此可得输入电压在一个较宽范围内浮动时,输出电压都可稳定上升至所需值。
当储能电容C4的电压升至所需值后,齐纳二极管D3雪崩导通,光电藕合器T1工作,将反馈信号输入到主控芯片MC34063中,使芯片停止工作,实现了对电压抬升的控制。同时,光电藕合器T2导通,向中央处理器发出信号,告知中央处理器电压脱扣已准备好,可进行跳闸。
反馈电路也可采用稳压管和光电祸合器组成的串联电路,光电藕合器的输出端分别用于与脉冲控制单元的反馈信号采集输入端和中央处理器控制输入端连接。
4 结束语
无源型微机综合保护装置的储能升压模块主要由隔离电路、脉冲控制单元和脉冲升压单元构成,采用变压器反激方式进行升压,可将12~ 30V的输入电压抬升至250V,不仅完全隔离了低压与高压部分,提高了装置的稳定性和实用性,而且模块使用元件数量少,价格也较为便宜。该储能升压模块自身功耗较小,对输入功率要求较低,可安全、快速地使脱扣电容充电至所需电压。本方案已经取得专利证书(ZL 201320129006. X)。
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