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DIY大功率可调维修电源--双管正激0-50A 0-50V(支持数控)

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发表于 2019-5-19 07:26:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
一款自主原创设计的大功率可调实验电源。
如题本作品是采用的双管正激结构,这种结构适合做这种大功率场合,其实我从学习开关电源设计的时候就接触这个拓扑了,做了好几款大功率电源都是采用的这种结构,性能很出色,为什么我对这种结构这么情有独钟呢,那就是结构简单,性能可靠。在本帖中主要以本作品为例,分享一下设计中的过程、经验。 如分析的不得到位请各位理解,指正。
下面介绍一下本作品的一些参数:
名称:大功率可调电源(实验室的好帮手);
输入电压:220V;
输出电压范围:0-50V;
输出电流范围:0-50A;
功率:1000W。
20190519_072325_066.jpg
目前这个是第二个版本,性能方面已经达到设计的要求了,只可惜飞了几只器件不够美观,没关系啦,我的第三版PCB已经发往打样了,所以本帖会以第三版着重讲解,分析。
起初设计这个可调电源的用途就是当做实验电源,方便各种电路板调试,说实话搞逆变器开发的必须要一台大功率的电源,通常就是直接用几个大电瓶,串联或者并联来满足,但是电流不可调接上上去总感觉怕怕的,正的去买一台大功率可调电源价格往往比较高,所以我决定自己设计一个来满足各种调试的要求,用起来得心应手。
设计过程:
确定拓扑之后就是几个比较重要的地方需要设计,考虑的了。
辅助电源经验 :之前做过的两版都是遇到同样的问题,辅助电源工作稳定,工作在非连续状态,此时发出的干扰足以影响你的电流电压环不正常工作,震荡,变压器啸叫 。
上传几张各个版本的电源:
20190519_072325_067.jpg
这是第一版大功率可调, 问题为没有辅助电源供电,直接利用变压器的辅助绕组,这样没办法输出低电压 第一个失败品,2015年10月分做的。
20190519_072325_068.jpg
第二个版本在上一般的基础上增加一个TNY276 的辅助电源,改进了环路,但是这个辅助电源工作的实在让我很伤心,占空比很小,波形不连续, 各种变压器重绕都没办法解决,这样一来辅助电源发出的干扰很大, 使得电源上到300W时环路严重震荡。最后放弃2015年11月30日。
20190519_072325_069.jpg
这是第4个版本,因为在第三个版本稍加改进而来,所以第三版我就不贴出来了,主要由单面板变成了双面,主控变成了贴片,因此节约了很大部分PCB面积,整个电源紧凑了不少,第三个版本也就是第一帖实物的那张照片,第四版还在打样的路上......主要要是上电缓冲改成了继电器延时吸合,和一个短路保护。
今天跟大家分享了我做这个电源的经历,电源之路真是崎岖坎坷伤透脑筋。其实做了这么多版并不是给别人做的什么项目,主要是一个兴趣,决定做的事就一定给做好。也希望大家支持我,之后慢慢更新....
上一个我的主结构图,由于是宽的范围调节,所以也学习线性电源切换变压器的绕组来实现宽范围。
20190519_072325_070.jpg
这个继电器根据输出的电压来确定状态,高于25V吸合,低于20V释放。PCB又回来了,赶紧来个特写:
20190519_072325_071.jpg

20190519_072325_072.jpg

20190519_072325_073.jpg
一气之下,装两台试试。
20190519_072325_074.jpg
用的PQ5050大变压器,都是之前两个版本通用的。
20190519_072325_075.jpg
3根5mR的康铜丝做电流采样,前级是不采电流的。一个7P的端子是调节电压,电流,ADC-I,ADI-U还有VREF+5V +12V,单独两个2P端子就是接数字表头。
继续装机:
20190519_072325_076.jpg

20190519_072325_077.jpg
装的差不多咯,上个电试一下,不过测试新机这个过程一定要谨慎的了,并不是一下就接个220V进去了。
下面我来分享一下这个测试的过程吧:
20190519_072325_078.jpg
首先用实验电源调个50V(直流电源一样咯,反正经过桥整的)的样子,电流调小点1A一下吧,上电之后,辅助电源没有启动,根据之前的经验,这个VIPer12a这个辅助电源应该启动才对。断电检查一下,发现问题了,电源IC VCC的电容接反了,启动电压建立不起来,感觉不是很舒服了,我有种感觉就是,每做一个东西第一次上电如果比较顺利启动,那意味这个作品必定整个调试过程比较顺利了,感觉!感觉!赶紧吧电容位置换过来。再次上电,不经意间电源指示灯亮了。
20190519_072325_079.jpg
好了,还算问题不大,接着用表测辅助电压的值正常不,毕竟辅助电源变压器是后来绕的,+13.5、-13.6、+13.4,三路电压匀为正常,稳定,用示波器看了下VIPer12A的波形,占空比放得比较大,因为输入电压比较低,但是比较稳定,可以了。接着就看TL494的工作情况,测了下9脚驱动脚的波形,只见早已发波,但是频率不对,100K发现是5脚电容又装错了,感觉后面还有大事发生啊~换回102后正常了接着测量MOS GS的驱动波形:
20190519_072325_080.jpg
测上管,下管,匀为同样波形,这又接近一步了,驱动是没有问题的,马上联想到,既然已经发波,那么后级一定有电压了,满占空比得时候,后级正常的话输出电压在14V左右,马上用万用表测后面输出电压,只见只有6点几伏奇怪了。满占空比,根据经验不是这样吧,只听见砰的一下...
20190519_072325_081.jpg
噢~NO!吓死宝宝了,放了个冲天炮。一脸的电解液呀!
20190519_072325_082.jpg
电容又装反了,应了刚才的预感,大事件。这个经历告诉我,一定要心细,不毛糙。好吧,既然这样了,换个电容,接着测试吧,但是时刻提醒自己,要细致认真 。  
20190519_072325_083.jpg
换好电容,用稀释剂洗一下PCB上点之后就直接进入电压环路,9.7V波形很稳定, 接着调节一下电位器,直接电压跟着改变了。
20190519_072325_084.jpg
最低电压差不多0.11V还可以再低,不过已经失去意义了吧,因为输入电压只有40几V,所以输出的最高也就14V的样子,电压正常了,环路稳定。
那么就要带点负载测试下电流吧!

这是引出两条比较长的线短路输出端,再调节电流电位器,只见电流表平滑走来走去,还算比较顺利~~
最低电流在0.2A左右,现在最大到30A占空比就满了,上高压应该就正常了,30A不敢长时间了,都没装散热器了。10几秒就感觉管子发热了。
好了,到这一步就差不多说明PCB线路没问题了,期待上高压吧...

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