新型电力电子技术功率模块特征与应用

电路或全桥电路中高端和低端的驱动器是不供地的，一般采用脉冲变压器隔离。当频率在数Hz到数百kHz范围内变化时，普通的脉冲变压器是无法胜任的。而采用IC驱动电路就不存在上述问题，它的固有死区能防止产生直通信号，它的图腾柱电路能吸收桥电路的“米勒效应”。

⑶ 采用全桥DC-AC变换器

采用性能优良的MOSFET或IGBT，在公共接地点上伴有0.1Ω的电流取样电阻，它能感应到内部任一桥路或任一桥路的外部过流、短路，将检测信号送往保护辅助电路进行判断调整或极限保护。并有4×1500pf电容，输出串接1mH电感可成为零电压开通、关断的谐振电路(ZVS)。

⑷ 应用P1电流检测，实现恒流控制

将流过第P1脚的电流感应检波取样送至第9脚，经过调整送至第8脚可进行恒流控制。

⑸ 具有辅助电源供电流型PWM及辅助保护电路正常工作

由启动电源和内反馈电源组成，它要求电压在20Ｖ-500V范围内能正常工作。(一般情况下在交流220V整流后350V-360V直流电压下工作)。

由其模块内部结构分析所知，它大大减少或克服了后级(DC-AC)分立组合所带来的制作调试麻烦和大功率管被击穿或烧毁等弊病。只需方便的使用模块的引脚，就可实现功能DC-AC。

⑹ 外形尺寸（长宽厚）为：115mm×66mm×23mm。

⑺ 模块使用时应按装在散热板上。

3.2 DC-AC智能高频大功率变换模块变压器设计公式

由于DC-AC模块应用领域很多，但大多数都使用到了高频大功率变压器，以下是设计公式和举例。

式中：
　　　
E=U1为变压器初级直流电；
N1为初级匝数；
f变压器的工作频率；
S磁芯的有效面积；
系数4.44(正弦波)或4(矩形波)。

3.3使用特点

智能功率模块最大电流为20A，内装4个ＩGBT，L为低频模块最大工作电压500V ，H为高频模块。

其特点为：全桥式功率输出(内装IGBTX4)；工作频率可调：L系列5 Hz-1000Hz，H系列10kHz-150kHz；输出脉冲宽度可调，1%~85%脉冲方波；输出电源整定可调，整定输出脉宽值；适应工作电压范围宽10V~100V(L系列)、20V~500V(H系列)；保护范围宽；可作为驱动器进行大功率扩展；开机3秒软启动；输出串接适合电感，可成为零电压开通、关断谐振电路(ZVS)；本模块用来驱动大功率MOSFET或IGBT时，其耦合驱动变压器可实现任意脉宽驱动。

4 实用型全桥式DC-AC智能高频大功率模块应用举例

全桥式DC/AC高频大功率变换模块IPG(作为后级)与PF1000A-360型AC/DC功率变换模块(作为前级) 相组合后并与高频大功率脉冲变压器T等一起组合而成新型模块式高频(22-25)kHz、 高压(100V-120V)大功率（1000W）开关电源， 并作为超声波发生器（或称信号源)与换能器匹配组合成高声高强度超声波管道清洗机。以下对该新型高频高压大功率开关电源设计方案做一分析介绍。

4.1模块式高频(22-25) kHz高压(100V-120V)大功率（1000W）高频开关电源的设计方案

⑴ 技术要求

输入电压：交流220v；输出脉冲电压：幅值为100v-120v、频率f为(22-25) kHz±1%，其占空比D为0.4-0.5为可调；输出功率:为1000W；输出高频大电流可采用LED数字显示；工作频率f可采用LED数字显示；脉冲输出电压通过LC谐振电路应在超声波换能器二端获得高频(22-25) kHz高压的正弦波。

⑵ 高频高压大功率开关电源设计电原理框图

该电原理框图如图5所示，具体介绍分析如下。

图5 新型模块式高频(22~25kHz)高压(100V~120V)大功率(1000W)开关电源图

从图5可看出该开关电源由前级IC1的PF1000A-360型AC/DC大功率变换模块和后级IC2的DC/AC IPM-4M 模块相连并与高频大功率脉冲变压器T等三大部分一起组合而成， 即成为超声波管道清洗机的信号源(超声波发生器)。

⑶ PF-1000A-360型AC-DC大功率变换模块特性做一简介

① 模块PF-1000A-360型AC-DC变换模块技术指标：其输入电压为交流170V-265V，而输出电压为直流360V；输出为直流电流2.8A-4.2A;输出功率为1008W-1512W；典型浪涌电流60A; 最小功率因素为95%；输出电压精度为±2%。

② 模块的特点: 可实现功率因素和谐波校正，效率高达95%以上。带有过压保护、过热保护和输入浪涌保护等保护电路。模块内部将功率电路和控制电路集合在一起，使用起来非常方便。其R1―外接浪涌限流电阻，用它可以限制电源刚接通时的浪涌电流，若不接，则模块不应正常工作 实际上R1(4.2Ω/2W)应与F3温度保险丝(250V 2A 130℃) 相串接而成(见图4所示)。

外形尺寸（长×宽×厚）为：146mm×86mm×125mm。

模块使用时应按装在散热板上。

4.2大功率高压(100V~120V)高频(22~25kHz)正弦波的实现

当大功率脉冲变压器T次级N2输出的100V~120V的脉冲波电压加到LC谐振电路( 其L为可