LM5035为核心高效励磁电源设计,此文是一篇励磁论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
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摘 要：为了改进传统励磁电源效率低、稳定性差等缺点,以LM5035为核心设计了一款高效励磁电源.给出了基于LM5035的高效励磁电源驱动控制电路、保护电路及反馈电路的设计过程,并用MATLAB软件对电源进行仿真,最后和采用肖特基半桥整流方式的励磁电源进行了对比实验.结果表明：本设计中励磁电源的传输效率明显高于其他传统励磁电源,且电路结构简单,可靠性高,进而证明了该款励磁电源具有较高的实用价值.
关键词：励磁电源；电源驱动控制；LM5035；高效率
DOI：10.15938/j.jhust.2015.05.002
中图分类号：TM331
文献标志码：A
文章编号：1007-2683（2015）05-0008-06
0 引言
同步电动机的励磁电流是同步电动机稳定运行、实现功率因数可调的决定性因素.传统的励磁系统操作复杂、工频变压器能耗较高,并且不能准确地控制励磁电流.近年来随着开关电源中各种性能优异的专用集成电路大量涌现,开关电源的技术指标、性能及质量等有了很大的提高.通过对一些专用集成电路的分析研究发现,他们的核心控制部分和同步发电机励磁控制电路的基本原理非常接近,具有很高的利用价值.在一块芯片上,集成了多种基本的模拟及逻辑电路,从而简化了 电路的设计,有利于加强和完善励磁电源的功能,提高励磁系统的性能和质量,本文设计的励磁电源所采用的LM5035,就是一款高度集成的芯片,它将一次侧半桥PWM驱动电路,二次侧同步整流驱动电路,保护电路等模块集成到了一起,且驱动频率最高可以达到2MHz.其具有更小的体积,更高的效率和可靠性,更为适用于同步电机励磁系统中.
1 基于LM5035的高效励磁电源的结构特点
LM5035是美国国家半导体公司出品的一款应用于电力电子领域的控制芯片,和其他常用励磁电源PWM控制芯片相比,LM5035最大的优点就是集成度很高,具有两路105V/2A的半桥栅极驱动信号、两路可编程延迟的同步整流控制输出,并且工作频率高,具有电阻可编程的2MHz振荡器.
LM5035提供了两个栅极驱动输出和两个同步整流驱动信号输出,其中,栅极驱动输出直接驱动原边功率MO*ET,同步整流驱动信号电平则通过隔离接口驱动二次侧同步整流器,二次侧驱动器通常用于提供控制同步MO*ET整流所需的栅极驱动电流.和传统的PN结或肖特基整流器技术相比,采用同步整流技术的励磁电源拥有更高的转换效率和更大的功率密度.传统励磁系统的励磁电源都是由工频变压器将电网电源变压隔离后,通过可控硅整流桥将三相电源转变为转子绕组所需的直流电源.但由于可控硅只能控制导通不能控制关断,容易发生上下桥臂同时导通,给工业生产造成损害.而且,这种励磁电源由六个可控硅组成,需要六路触发脉冲的产生、同步、换相、放大、输出等一系列附加环节,使整套装置体积增大,结构更加复杂,可靠性大大降低,用体积小、重量轻、效率高、动态响应快、输出纹波小、控制精度高的高频开关电源取代传统的相控电源,可使励磁电源具有以下的优点：首先,采用高频变压替代工频变压器传输能量,可以通过提高电源的T作频率来减小变压器的体积和重量,并且提高变压器的功率密度,其中,LM5035的工作频率最高可以达到2MHz,远远高于其他PWM控制芯片；其次,DC-DC变换器可实现变流装置一、二次侧之间的电气隔离,可减少对电网的谐波污染,降低了对电网的扰动.相比于其他芯片控制的励磁电源,本文所设计的基于LM5035的高效励磁电源结构特点如图1所示.
本文所设计的励磁电源是一种新型的非接触式同步电机励磁电源,结构上可分为两部分,如图2所示,一部分由控制器、逆变器和磁罐变压器初级组成,安装在同步电机定子上；另一部分由磁罐变压器次级和整流器组成,安装在同步电机转子上,图2中虚线部分是电机的转子部分,磁罐变压器的次级铁心和整流器和电机转子铁心和励磁绕组同轴排列,其中整流器的功能是完成交流变换成直流的过程,为了避免该整流电路固定在转轴一侧引起偏心,需要将电路设计成圆形对称结构,平均放置整流元件,电路板中心掏空,可以令转子转轴通过.磁罐变压器初级铁心安装在同步电机定子上,固定在电机定子端部,并和磁罐变压器的次级铁心相对.控制器和逆变器放置在定子壳体空腔内,共用直流母线排列于定子壳体内表面.
2 工作原理和电路设计
2.1 基于LM5035的高效励磁电源的基本原理
基于LM5035的高效励磁电源原理图如图3所示.一次侧采用的是半桥式拓扑电路,其具有抗不平衡能力强,功率相对较大,功率开关管在关断时承受的电压较低等优点.LM5035的HO、LO引脚输出两路互补的PWM脉冲驱动,分别控制半桥中两个MO*ET Ql和Q2的栅极,使两个开关管交替导通,通过调节开关管的占空比,就能改变变压器二次侧整流输出平均电压,实现功率转换.由于电容器C1、C2的隔直作用,半桥电路可对由于两个开关管导通时间不对称而造成的变压器一次电压的直流分量具有自动平衡作用,因此该电路不容易发生变压器偏磁和直流磁饱和问题.
芯片的低功耗、高效率是电路系统设计中的一个重要指标,尤其是在低电压、大电流电路中.通常用的整流二极管的正向导通压降较高,快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可高达1.5V,即使采用低压降的肖特基二极管（SBD）,也会产生至少0.3V的压降.由于整流二极管的导通压降较高,在低电压、大电流输出的情况下,输出端整流管的损耗尤为突出,这将严重影响励磁电源的效率,损耗产生的热能还有可能导致励磁电源的温度上升,严重时甚至致使励磁系统运行不稳定.和传统的PN结或肖特基整流器技术相比,同步整流技术拥有更高的转换效率和更大的功率密度.但同步整流技术的核心问题是同步整流管的驱动问题,若采用外部驱动式同步整流会使励磁电源结构变得复杂,系统性能不稳定,且价格昂贵,而本文采用的PWM控制芯片LM5035因自身集成了同步整流驱动信号所以能够避免以上问题.因此本设计中二次侧采用了同步整流装置,用通态电阻极低的功率MO*ET来取代整流二极管,以降低整流器的损耗,提高变换器的效率,使其更加适合应用于低电压、大电流输出的车载系统励磁电源中.变压器T.的副边、SR1 MO*ET和SR2MO*ET构成同步整流电路,Lf和Cf起滤波作用,由于开关频率很高,容值足够大的电容Cf可以使输出的直流电压保持稳定,
结论：适合励磁论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关励磁是什么意思开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
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