用一只三相整流器和降壓器做離線單相電源

某些工業(yè)應(yīng)用要求將一個(gè)三相電源送入一個(gè)小功率的dc/dc轉(zhuǎn)換器，并可能要處理200V或400V的線間有效電壓。此外，可能沒(méi)有可用的交流中性線，因此不得不使用線間的電壓鏈路，這意味著更高的輸入電壓。在單相和雙相之間可能出現(xiàn)電壓故障，有些應(yīng)用要求電源能在這種問(wèn)題下繼續(xù)工作。為應(yīng)付這些問(wèn)題，可以采用一個(gè)非受控整流器和一只電容，將三相交流電轉(zhuǎn)換為一個(gè)直流電壓，但這個(gè)電壓可能高于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器可以支持的最大輸入電壓。要找到一個(gè)可用于這些電壓的dc/dc轉(zhuǎn)換器可能很困難，這個(gè)電壓一般為564V直流或更高。

用圖1中的電路可以獲得一個(gè)小于某給定值的直流電壓，該值由R1與R3之比而決定。以圖中的電阻取值，當(dāng)線間的三相電壓為400V有效值或更高時(shí)， 得到的這個(gè)電壓約為340V?？梢詮膬上嗷蛉嚯娭蝎@得這個(gè)值，無(wú)論是否有中性線，也可以取自帶中性線的單相電。本電路省略了傳統(tǒng)三相整流橋的兩只二極管，并包含了一個(gè)中性線二極管對(duì)，從而在儲(chǔ)能電容C1上獲得低于340V的電壓，且初始起動(dòng)時(shí)達(dá)到0V(圖2)。如果連接了中性線，則必須將其接到一個(gè)整流器的雙二極管臂上，以獲得0V的起動(dòng)電壓；不過(guò)，相線可以隨機(jī)連接。

圖1，三相整流器使用了一只開(kāi)關(guān)IGBT和一只電容，將電壓降低到標(biāo)準(zhǔn)離線dc/dc轉(zhuǎn)換器范圍內(nèi)。

圖2，電路省略了典型三相整流橋的兩只二極管，而加了一個(gè)中性線二極管對(duì)，從而在儲(chǔ)能電容C1上獲得了低于340V的電壓，在初始起動(dòng)時(shí)達(dá)到0V。

并聯(lián)穩(wěn)壓器IC1用作比較器。在初始起動(dòng)后，一旦瞬時(shí)整流電壓VI大于340V，IC1的基準(zhǔn)-陽(yáng)極電壓就高于其2.495V的內(nèi)部基準(zhǔn)，將陽(yáng)極-陰極電壓降低到大約2V，使Q2關(guān)斷。當(dāng)整流電壓低于340V時(shí)，IC1不拉入電流。于是，Q2因R2偏置而導(dǎo)通，將儲(chǔ)能電容C1和dc/dc轉(zhuǎn)換器負(fù)載連接到整流器上。

在上電時(shí)，如果C1完全放電，而整流后的瞬時(shí)交流線電壓大于約50V，則MOSFET Q1導(dǎo)通，使絕緣柵雙極晶體管Q2保持關(guān)斷；無(wú)充電電流通過(guò)電容。如果瞬時(shí)整流電壓低于儲(chǔ)能電容與50V之和，則Q1關(guān)斷，Q2導(dǎo)通，將電容與負(fù)載連接到整流器上。

注意(尤其是在上電時(shí))，當(dāng)Q2關(guān)斷時(shí)，Q2的VCE=VI-VLOAD值上升到一個(gè)大值，因此R5必須盡可能大，要承受大約0.5W的功率。增加R5的值意味著必須增加R4的值，從而使Q1的關(guān)斷更緩慢，并可能產(chǎn)生起動(dòng)時(shí)的故障。對(duì)于R4、R5和D8的值，必須在實(shí)用時(shí)做一個(gè)均衡?？紤]到D8限制了Q1上的最大柵極電壓，它的齊納電壓必須盡可能接近于閾值電壓，從而通過(guò)R4更快地關(guān)斷。Q1的一個(gè)好的選擇是BS170。可以在Q2的集射結(jié)上跨接一個(gè)R6和CS組成的緩沖網(wǎng)絡(luò)，以限制所產(chǎn)生的噪聲。

當(dāng)實(shí)際負(fù)載電壓為340V時(shí)，IC1的基準(zhǔn)電壓大約比其陰極高0.5V，輸入電壓開(kāi)始通過(guò)集電極結(jié)而導(dǎo)通。必須在0.5V、45μA時(shí)測(cè)量這個(gè)陰極電壓，并且如果計(jì)算R1和R3的新值，則必須考慮這個(gè)值。圖2中的仿真并沒(méi)有考慮到這個(gè)輸入泄漏，開(kāi)關(guān)為310V。