《電子技術應用》
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精致迷你IGBT制作全過程[圖解]
摘要: 主變壓器用EC-35鐵氧體磁芯,初級0.2X20mm銅皮3T+3T,次級0.44漆包線45X4共180T分四段再串聯。這樣12V輸入開環大約有720V輸出。因高壓電解選330UF/330v兩個串聯,高壓就設計在穩壓600V.保證高壓電解的安全。
Abstract:
Key words :

  設計思路:

  主變壓器用EC-35鐵氧體磁芯,初級0.2X20mm銅皮3T+3T,次級0.44漆包線45X4共180T分四段再串聯。這樣12V輸入開環大約有 720V輸出。因高壓電解選330UF/330v兩個串聯,高壓就設計在穩壓600V.保證高壓電解的安全。這個變壓器將工作在大于100KHZ,主要是發揮小磁芯的功率極限。驅動穩壓電路選TL494,過流和欠壓保護用雙運放完成,12V端用30A保險片接入。整個前級保護完善任意短路電路自鎖,保險片不會燒斷,免得更換。前級用一對場管推動。

  后級頻率脈寬由IGBT管控制,獨立的隔離DC-DC電路供電。頻率脈寬由數字電路生成再由MC33153驅動IGBT。高壓工作頻率20-100HZ脈寬300-2500US, 兩個電位器分別控制互不影響。后級保護功能有過流 ,IGBT管失效,及其它異常都將自鎖保護。

  選定好元件后畫板,考慮體積把前級驅動板和DC-DC驅動板做成獨立的小板,尺寸盡量畫小。這樣整個PCB只有12.5X6CM和我的手機差不多大小。選最快捷的熱轉印就搞定了3塊PCB.

  

  

  調試比較繁瑣。用3.4天才完成,首先調試前級部分。前級最終工作在120KhZ最適合,對我來說也是第一次用到這么高的頻率。最終開環靜態電流120MA。示波器上幾乎觀察不到初級線圈上方波的尖峰和振鈴。調整好閉環穩定600V輸出后靜態電流 70MA左右。試過前級各種短路方式保護正常,前級就OK了。調試過程沒有拍照比較遺憾。

  接著就裝配后級電路。DC-DC輸出+13V和-5V供后級的頻率脈寬和IGBT驅動,這個比較省時一裝就成,各項保護功能都正常。比較麻煩的時是電位器的角度的所對應的頻率和脈寬刻度。這個要等外殼做完后在面板上畫圖完成,外殼到今天才完成一半。

  今天做了帶燈試驗,負載先接一個200W的燈泡,這樣燈泡的冷阻大約10-15歐姆,試了下最大負載,頻率最大,脈寬最大。這樣高壓很穩定在600V,200W燈泡和接市電亮度相當。然后調小脈寬和最小頻率看IGBT帶燈泡低阻時的狀態,驅動輸出正常(燈泡電阻在冷態會低至幾十歐姆,這時IGBT會通過極大的脈沖電流,專用IGBT驅動都完善設計安全過流的時間段再適時輸出關閉驅動信號)。然后再并聯上一個200W的燈泡作負載,這時最高頻率和頻寬時帶載正常,調至很低頻率和脈寬時高IGBT就及時自鎖保護了。

  帶載試驗是模擬實際的帶載和發熱情況,一般帶200W燈泡工作正常基本就可以實用了,但不會低于兩個200W燈泡的并聯冷阻的。整個電路在七天基本完成 。一對場管發熱很小,用PCB大小的2MM鋁板自然散熱就可以了,帶400W燈泡調最大輸出長時間發熱嚴重的元件有 1.5MM的過流取樣康銅絲和3300u/16v的濾波電解。其它元件溫度正常。

  

  

  

  

  然后測試包括短路開機 ,開機空載短路,負載開機短路等,保證萬無一失才可以。

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