（湘潭大学 信息工程学院，湖南 湘潭 411105）
针对高压电源在不同场合对输电等级与输电功率的不同需求，设计了一种输电可调且功率等级不定的新型高压直流电源。在电源前级引入Zeta斩波电路，用于调节前级直流电压。电源以SG3525为掌握核心，通过过流、过压反馈回路，担保电源事情稳定。电源后级由半桥逆变、高频升压、倍压整流3部分组成，并在个中引入高频，有效地减小设计电源的体积。该设计可实现输出直流电压8～12 kV可调。实验结果证明，该设计电源输电稳定、纹波电压小、负载能力强，知足高压除尘电源的哀求。
高压电源;SG3525; Zeta斩波
静电除尘是一种打消大气粉尘的有力手段之一，目前已经广泛运用于家用空气净化、工业油烟净化、医用无尘环境、工厂车间除尘等场合［1-2］。近年来随着人们节能环保意识的增强，以及国家对粉尘排放新标准的施行，客不雅观上对静电除尘提出了更高的哀求。作为静电除尘装置中关键部分的高压直流电源，更是向着如何更加节能高效的方向发展，以提升静电除尘的性能。
静电除尘电源是静电除尘系统中的关键部分，其性能直接影响除尘器的除尘效果。本文设计了一种新型高压除尘电源，通过调节电源前级斩波电路的占空比，可实现对输出级电压的调节，实现高压隔离调节。同时在处理电压、电流过大，或者欠压等实际问题上，电源中设计多级电压、电流反馈保护回路。
电源电路可分为主电路和保护掌握回路。
电源事情事理：220 V/50 Hz市电先经全桥整流电路变为310 V旁边直流电，再通过Zeta斩波电路得到240～360 V可调的直流电压。然后直流电压经半桥逆变变为高频互换电，末了通过高频变压器以及倍压整流电路得出所须要的直流高压。同时电源通过电流、电压反馈电路智能调节输电，使电源事情稳定。
2高压电源设计
主电路紧张由整流滤波电路、Zeta斩波电路、半桥逆变电路、高频升压电路以及倍压整流电路组成。在设计倍压电路时，鉴于多级倍压电路存在纹波大、输电不稳等缺陷，因此决定采取二倍压电路。
2.1Zeta斩波电路事理
Zeta电路的运用是电源能实现输出电压可调的主要部分，图2为Zeta斩波电路。图中实线箭头表示S开通时的回路，虚线表示的是S关断时的回路。
电路中取电感L1和L2的值相等，而且电感事情在电流连续状态［14］。当S开通，ESL1、ESC1L2负载（C2和R）构成回路；当S关断，L1VDC1、L2负载（C2和R）VD构成回路。当电容C1足够大，UC1的脉动很小，可以认为UC1≈UC1，即得到电路事情时，Zeta电路紧张事情波形图，如图3所示。Zeta斩波电路基本事情事理：在S处于通态时，电源向电感L1储能。此时E与C1共同经L2向负载供电。待S关断后，L1向C1充电，并储存到C1，同时L2电流经VD续流。由电感器件的伏秒平衡事理，电路事情在电感电流连续时，电感电压在一周期内均匀值为零，即：
式中α为开关导通占
由式(3)可得，改变开关导通占空比则可以改变输入半桥逆变的直流电压。将占空比α掌握在0.4～0.6之间，即可担保Zeta斩波电路输出电压在240～360 V之间。
2.2掌握电路
掌握电路紧张有两部分，即Zeta斩波掌握电路与半桥逆变掌握电路。Zeta斩波电路由UC3842芯片掌握，通过调节芯片的输出PWM占空比，即可调节斩波输出电压。逆变电路由SG3524芯片掌握，经由IR2110驱动半桥开关管［67］。
UC3842芯片掌握Zeta斩波电路事情，芯片输出PWM的频率由外部定时器件决定，频率公式为：
f=1.8/(RT×CT)kHz(4)
式中，RT与CT为定时电阻与电容。为担保斩波电路输出可控，设计反馈掌握回路。反馈回路通过电阻采样，将采集的电压旗子暗记送入由PC817与TL431所构成的过压反馈电路，当电压输出超过所设定例模值时，电路开始事情，UC3842内部驱动三极管电压降落，从而输出PWM占空比减小，斩波电路电压降落，末了电压趋于稳定。图4为UC3842掌握电路。同时为防止电压非常，将芯片3脚及电流检测输入端接入反馈电路，如斩波电路持续非常升高，将封锁驱动脉冲，UC3842芯片停滞事情。
SG3525为半桥逆变电路的掌握芯片，通过产生的PWM掌握着电路的逆变频率［7-8］。掌握脉冲旗子暗记PWM的频率可由下式得到：
式中CT为接在5脚的定时电容；RT为接在6脚的定时电阻；RD为接在5脚与7脚之间的放电电阻。取CT=2.2 nF，RT=25 kΩ，RD=300 Ω，代入上式得：振荡输出频率为30 kHz，则PWM输出频率为15 kHz。软启动电容端接入4.7 μF的电容，当电容充电使其8脚处于高电平时，SG3525才正常事情。2脚电压固定在5.1 V。芯片1、2、9脚及外围电路构成PI调节器，其输出与5引脚锯齿波和软启动电容一起掌握PWM产生器产生方波。引脚11、14输出两路互补的PWM，但输出的PWM无法直接驱动半桥开关，因而必须利用驱动芯片IR2110来掌握半桥逆变。图5为SG3525掌握电路。
过压保护电路通过可调精密电阻采样，将其采样到的旗子暗记运送到线性光耦TLP5211中。当采样电压过高时，此时由TL431与TLP5211构成的反馈电路事情，进而使光耦运送给SG3525芯片10脚一个高电平，芯片立即停滞事情，11脚和14脚输出的PWM立即消逝，逆变电路停滞事情，变压器无输出，达到过压保护的目的。
3实验结果剖析
实验采取UC3842芯片来掌握Zeta电路的电压输出，采取SG3525为逆变掌握器，用于直流变换高频互换。二者在电源中相互独立，但功能上互补，共同担保输电稳定。
图6是电源斩波电路输出电压波形，由图可知Zeta电路输出电压为直线，表明电路事情稳定。
图7是电源电路逆变输出电压波形，逆变方波电压幅值相同，表明各电容电压在逆变中电压稳定。
图8为电源运行终极输出电压波形，电源输出电压高，输电纹波小，符合高压除尘电压供电哀求。
4结论
本文提出利用Zeta斩波电路对前级输入电压进行升降压调节，从而实现不同等级高压输出的目的。剖析了电路的事情事理，给出了干系掌握方法。通过实验得出以下结论：
（1）前级采取Zeta电路，电源能稳定输出8～12 kV DC。即对低压斩波电路的掌握可实现对高压输电等级的有效掌握；
（2）电源电路对输入过压、欠压具有一定的自保护功能；
（3）电源中引入高频变压器，有效地减小了设计电源体积、重量和本钱，在工业生产领域有一定的运用代价。
参考文献
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