隨著科技水平的不斷發(fā)展,電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活中,作為其重要組成部分的電源也有了越來越高的技術(shù)指標和性能要求。運用于加速器中的校正電源,可以快速校正光束的位置來提高光源的質(zhì)量,這種電源功率不大,但是需要非常高的響度速度和長期穩(wěn)定度。本文研究并設(shè)計了一種滿足頻率響應(yīng)帶寬超過5k Hz且長期穩(wěn)定度小于100ppm的雙極性直流磁鐵電源。首先,通過對磁鐵電源的基本控制方式和性能指標進行分析,結(jié)合本文電源的技術(shù)要求,選擇了采用線性電源的設(shè)計以避免較大的紋波。對于核心元器件的功率MOSFET,從分類和特性方面詳細分析了其選型依據(jù)。在環(huán)路控制方面,提出雙閉環(huán)控制方式,來兼顧穩(wěn)定性和響應(yīng)速度的要求,同時能抑制干擾。然后,將電源系統(tǒng)設(shè)計分為五大類,詳細闡述每一類中各個部分的電路的設(shè)計思路及方法。為了解決電源的雙極性輸出,將兩個作為開關(guān)模式的MOSFET和兩個線性模式的MOSFET組成了H橋。同時為了實現(xiàn)電源安全穩(wěn)定輸出,設(shè)計了濾波電路和保護電路。在控制部分,分析了微控制器、采樣電路、DAC電路、H橋控制電路、通訊電路的工作邏輯,并提出了合適的設(shè)計方法。通過對人機界面設(shè)計的說明,詳細給出了電源的... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

APS快校正電源的控制方式

第二章磁鐵穩(wěn)流電源的控制類型及性能分析5第二章磁鐵穩(wěn)流電源的控制類型及性能分析2.1磁鐵穩(wěn)流電源的基本控制類型通過主電路的結(jié)構(gòu)和控制方式的不同，將現(xiàn)代的磁鐵穩(wěn)流電源分為如下三種主要控制類型。2.1.1線性控制類型在線性電源被廣泛使用之前，很多的磁鐵電源由調(diào)壓器、隔離變壓器、整流二極管和無源濾波器這幾個主要部分組成[10]。這種調(diào)壓整流型電源，結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、故障率低，不過輸出很難達到很好的穩(wěn)定度和精度，逐漸在磁鐵電源中淘汰。如圖2.1所示為線性控制類型的磁鐵穩(wěn)流電源結(jié)構(gòu)框圖，它的工作是通過串聯(lián)在電源輸出回路的大功率晶體管的線性區(qū)特性實現(xiàn)的，晶體管的作用可以看成是一個可變電阻。調(diào)節(jié)控制晶體管使之工作在線性區(qū)，整流輸出的電壓紋波被晶體管的集射極壓降吸收，因此可以在輸出的負載上得到紋波小的電壓及電流。此類型電源的優(yōu)點是穩(wěn)定度高、響應(yīng)速度快、輸出電流電壓紋波孝電路設(shè)計也相對容易一點[11]。但由于全部的輸出電流都通過串聯(lián)在輸出回路中的晶體管，必然會導(dǎo)致大量的功耗以熱量的形式消耗，因而降低了此類電源的效率，也必須解決晶體管的散熱問題。此類型電源在大功率低壓大電流的場合應(yīng)避免使用，通常在小功率小電流的穩(wěn)流電源中運用，常見于科研單位、高校、工業(yè)生產(chǎn)線、電解電鍍、高檔音響設(shè)備、充電器、安防監(jiān)控系統(tǒng)等場合。圖2.1線性控制穩(wěn)流電源Figure2.1Linearconstantcurrentpowersupply

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文62.1.2晶閘管相位控制類型晶閘管相位控制磁鐵穩(wěn)流電源如圖2.2所示，它通過晶閘管的相位控制特性來使輸出量穩(wěn)定，在大功率的直流電源中有廣泛的應(yīng)用。此類型電源的優(yōu)點是可以承受較大功率大電流、變換器的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、控制系統(tǒng)容易設(shè)計，晶閘管成本較低，相關(guān)控制技術(shù)已逐漸成熟，相比線性控制電源，其具備更高的效率、更好的可靠性。但是晶閘管相控電源在進行相控整流時對電網(wǎng)的干擾十分嚴重，輸出紋波也較大。同時晶閘管是半控元件，存在不可避免的失控時間，因而有著很大的控制延時且動態(tài)響應(yīng)速度較慢[12]。所以僅僅依靠常規(guī)的這種類型電源很難同時達到輸出的電流紋波小及穩(wěn)定度高的指標，為了更好的滿足磁鐵電源的要求，研究有效的相關(guān)技術(shù)十分重要。常見于表面加工、電鍍處理、鍋爐加熱、電泳漆、電解鎂等電解行業(yè)及加速器等其它需要直流大功率電源的場合。圖2.2晶閘管相位控制穩(wěn)流電源Figure2.2Thyristorphasedconstantcurrentpowersupply2.1.3開關(guān)控制類型開關(guān)控制類型的穩(wěn)流電源如圖2.3所示，主要分為以斬波器和變換器為主要部分的兩種方式[13]。它的工作原理是利用了現(xiàn)代電力電子技術(shù)，運用了MOSFET或IGBT等大功率開關(guān)管在高頻信號控制中快速通斷的特性，維持穩(wěn)定輸出。此類電源的優(yōu)點是體積較孝效率高，但是不可避免的存在電磁干擾，大功率開關(guān)電源工作狀態(tài)所產(chǎn)生的干擾對其附近的電子設(shè)備，甚至自身電路影響很大，使之不能正常工作。而且開關(guān)控制的磁鐵穩(wěn)流電源大都使用不控整流的整流方式，這個環(huán)節(jié)會導(dǎo)致拓撲中磁場能量不能夠回饋到電網(wǎng)中。常見于工業(yè)自動化設(shè)備、LED照明、通訊設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、電力設(shè)備、半導(dǎo)體制熱制冷、空氣凈化器，冰箱顯示器家電等場合。如圖2.3（a）采用斬波器的方式中，通?

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本文編號：3213258