李 伟

(中国电子科技集团公司第38研究所，安徽合肥230088)

0 引言

本文设计了一种特殊的用于弧流放电的开关电源，该电源具体要求是在30% ～100%负载下，稳态精度和纹波均低于3%，电压上下沿为ms量级;另外由于该电源系统结构上的特殊要求，其电源负极将悬浮在直流50 kV之上，故电源需要对地隔离50 kV直流。其特别要求是:在负载发生短路时，电源能在极短时间内(100 μs)分断前级电源(可含一定量容感储能)以保护负载和电源。

本文对电源主电路的各级单元进行了设计和合理选型，特别在高频变压器的漏感对占空比损失的影响方面做了分析，在控制上实现了2SD315A驱动模块的高速保护功能。

1 主电路拓扑设计

电源额定参数为400 V、300 A，最大输出功率120 kW，电源还要求具备宽的电压输出范围(100～300 V)，考虑到还有高频变压器漏感的影响，过小的逆变占空比，会加大滤波电感电容，同时又会影响电源的快速响应。因此对电源拓扑结构设计采用AC-DC-DCAC-DC 的方案［1］，如图1所示。

图1中，第一级AC-DC采用常规380 V经三相不控整流桥带电容滤波输出直流;第二级DC-DC采用双IGBT并联得到高频40 kHz Buck降压电路，输出电压的调节通过对Buck电路的占空比调节进行;第三级至最后采用单相20 kHz逆变与再经高频整流和比较小的高频电感电容滤波方式，由20 kHz高频变压器承担50 kVDC高压隔离。

图1 电源主回路结构图

2 主回路单元参数设计

各器件选管电压按照2～3倍峰值电压，而电流按照不同原则，即IGBT按2～3倍脉冲幅值，二极管(低、高频)均按2～3倍通态平均值。

DC-DC(Buck)中IGBT采用EUPEC公司的高速半桥FF600R17KF6C-B2型，额定电压1 700 V，额定电流600 A(80℃)，浪涌电流800 A/1 ms，上升时间250 ns，关断时间 550 ns。……