基于TOP249的切割电源引弧电路研究

　　反激型变压器的铁芯必须留有气隙，以使变压器铁芯承受较大的励磁安匝数，防止铁芯饱和，气隙的宽度可由下式得出，我们设计为0.16cm。

　　在瞬变过程中，变压器漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及顶部振荡，造成损耗增加，严重时会造成开关管的损坏，因此应严加控制。在输出为高电压、输出绕组匝数多，层数多时，也应考虑分布电容带来的影响和危害。此外，降低分布电容有利于抵制高频信号对负载的影响和干扰[4]。

3.3　倍压电路电容、高压整流管

　　由倍压电路工作过程可知，每个周期电容的充电电压大都能达到1700V，而电流很小，故选择电容主要从耐压值入手，可以选用耐压2000V的陶瓷电容。高压整流二极管最大反向电压可达到1000V，可以选用耐压值达15000V高压整流硅堆。


4　影响引弧质量的主要因素

1、高频振荡频率对引弧的影响

　　要顺利引弧，振荡频率一般不能低于150～200 KHZ，但也不能太高。若频率很低，引弧电压对中性气体的穿透能力较低，不但不容易引弧，而且振荡电路长时间积累的大量能量可能会烧毁引弧装置；反之，若频率很高，电容电压过低，P的点火能量不够，也会造成引弧的不成功[6]。

2、火花放电器P的间隙对引弧的影响

　　若P的间隙过大，会导致电路的振荡频率偏低，不但不容易引弧而且会使整机工作不可靠；P的间隙过小，将使电路的振荡频率偏高，也会使引弧成功率下降。理想情况下的间隙应在1～1.5mm范围内。

3、充电电容对引弧的影响

　　充电电容量的大小直接影响振荡回路充电时间的长短，继而会影响振荡频率的高低和引弧的成功率。若容值过小，端压上升到P的击穿电压的时间变短，使得振荡频率#402;过大，不易引弧；反之，若容值过大，则#402;过小，也不易引弧。一般理想值为3000～5000pF。

5　实验结论

　　在实验时，当调压器输出交流电压为80V左右，经整流后直流电压可达100V，此时TOP249芯片刚刚启动（图2）。高频变压器出现自激振荡（图3）。在实际调试过程中，用倍压电路就能实现可靠引弧，在次级输出接上分压电阻可以测出波形（图4）。从波形可以看出TOP249处于正常工作状态，产生的波形比较理想。实验证明用TOP249实现的切割电源引弧电路工作稳定可靠。


参考文献

[1] 赵家瑞等，空气等离子弧切割机的原理和设计，机械工业出版社，1997

[2] TOPSwitch Tips,Techniques,and Troubleshooting Guide. Application Note AN-14.Power Integrations,INC.1996

[3] TOPSwitch Flyback Design Methodology. Application Note AN-16.　 Power Integrations,INC.1996

[4] TOPSwitch Flyback Transformer Construction Guide. Application Note AN-18. Power Integrations,INC.1996

[5] 沙占友等，特种集成电源最新应用技术，人民邮电出版社，2000

[6] 景有泉 唐西胜等，基于IGBT逆变焊接切割电源高频引弧电路的研究，电源世界，2001.6