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高频开关电镀电源的技术要点

电镀行业的重大关键设备是电镀电源,电镀行业中对电镀电源的技术要求不容忽视。其性能的优劣将对电镀产品工艺质量的好坏造成直接影响。因此,对于高频软开关电镀电源的探究就显得很重要,电镀行业最主要的能量消耗是电源,所以高品质的电源是电镀业节能增效的决定性因素,对电镀的绿色化也有重要影响

高辉电源科技的电镀电源的主电路结构,电镀电源在满足其电气技术要求的条件下,采用结构简单、稳定可靠的技术方案。而高频软开关电镀电源要获得大功率输出,亦要从电路结构设计的各方面都要采取相应的措施,来保证大功率输出的要求。 因此,其工作电源直接选用 380V 的三相交流电源 。经过三相桥式整流滤波,作为开关电源的输入电源 。由于要求输出大功率,主回路功率变换器要采用桥式电路才能实现 。因为桥式电路使得高频变压器只需要一个原边绕组,通过正向、反向的电压,得到正向、反向的磁通,变压器铁芯和绕组利用最佳,效率、功率密度都较高。

另外,功率开关承受的最大反压可 不超过电源电压; 利用四个反接在功率开关两端的体二极管,无须设置能量恢复绕组,变压器的反激能量就可以恢复利用。所以功率变换器选择桥式电路结构


移相控制软开关控制方式工作原理移相 PWM 控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感作为谐振元件。漏电感储存的能量对功率开关管的两端并联的输出电容充放电来使开关管两端的电压下降到零,使电路的四个开关管依次在零电压下导通,在缓冲电容的作用下零电压关断,从而有效的降低了电路的开关损耗和开关噪声,减少了器件开关过程中产生的电磁干扰,为变换器装置提高开关频率 、效率,降低尺寸及重量提供了良好条件。

要实现 PWM DC/DC全桥变换器的软开关,必须引入超前桥臂和滞后桥臂的概念,定义斜对角两只开关管中先关断的开关管组成的桥臂为超前桥臂,后关断的开关管组成的桥臂为滞后桥臂。超前桥臂只能实现零电压开关 ZVS,并且很容易实现零电压开关,不能实现零电流开关 ZCS。滞后桥臂可分别实现 ZVSZCS

根据超前桥臂和滞后桥臂实现软开关方式的不同,可以将软开关 PWM全桥变换器分为 两大类:

        一类是 ZVS PWM 全桥变换器,高频软开关电镀电源其超前桥臂和滞后桥臂都实现ZVS。无论是超前桥臂还是滞后桥臂,为了实现 ZVS,有必要在开关 管两端并联电容,或者利用开关管自身的输出电容 ;另一类是零电压 零电流开关(ZVZCSPWM全桥变换器,其超前桥臂实现 ZVS,滞后桥 臂实现 ZCS,对于滞后桥臂,为了实现ZCS,不能在开关管两端并联电容。它们均采用移相(Phase-shift)控制方式。为了使大功率高频软开关电镀电源更好地适应电镀生产的恶劣环境,可选用结构比较简单可靠的 ZVS移相全桥变换器。