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深圳市凯富利电子科技有限公司 0755友情整理仅供探讨学习之用 在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源的元器件在各种恶劣环境下能够安全可靠地工作， 必须设计保护电路。设计保护电路的过程中，如何选择元件的参数是设计的关键。若参数选择不合理，保 护电路将影响电源的性能，甚至损坏器件，因此对保护电路选择合理的参数对电源的可靠性起到至关重要 的作用。 针对影响开关电源可靠性的环节，本文详细介绍了防浪涌软启动电路、瞬时过压抑制电路以及消除变压器 直流偏磁电路的设计方案，并且对保护电路中元件的选型给出了计算方法。本文所介绍的保护电路专门针 对输出空载电压70V,输出电流160A,频率20kHz，额定功率6kW的弧焊电源。 弧焊电源的电路结构 数字弧焊电源由主电路、控制电路两部分组成。其中，主电路由整流环节、滤波环节、逆变环节、变压整 流滤波环节等部分组成。主回路的结构如图1所示。 图1 电源主回路结构图 整流部分采用三相全波整流模块，滤波部分采用两组并联和两组串联结构的工频滤波电容，滤波后的直流 电送入逆变模块的输入端。逆变模块采用智能IPM模块。从电路形式上看，IPM与全桥逆变器结构相同， 驱动器驱动两个对角元件同时导通，将输入电压交错叠加到高频变压器的初级，并且可以使用改变占空比 的方法调整输出电压。高频变压器的输出经二极管和电抗器进行整流、滤波，输出稳定的直流。 工频整流后的直流输出电压U 为537V。输出最大电流I =160A。由于采用两个变压器串联的结构，每个变压 d 0 器次级输出电流I =I /2，则变压器原边的输入电流I=N /N ×I ≈1/5×80=16(A)，变压器原边的输入电压 d o 2 1 d V=U /2≈270V，整流桥交流侧电流为： d （1） 弧焊电源保护电路的设计 深圳市凯富利电子科技有限公司 0755 友情整理仅供探讨学习之用 1 防浪涌软启动电路的设计 电源的输入为电容器输入型，即采用电容器对直流输入进行滤波，因此一旦附加有交流脉动时，电容中就 有电流流过。电源的三相输入电流在合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器在充电瞬间会形成 很大的浪涌电流。特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，浪涌电流会达100A以上。在电源 接通瞬间产生如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损 坏；轻者也会使空气开关产生打火现象，合不上闸。为此，要设置防止浪涌电流的软启动电路，以保证电 源正常而可靠运行。 浪涌电流的值随着输入电压的增大而增大，当交流侧的输入电压相位达到90o时为最大值。采用电容进行 滤波通常导致输入电流的峰值I 约为I 的 3～4倍。如果能对浪涌电流进行有效的抑制，那么浪涌电流可 acp ac 以抑制到交流输入Iac的5倍以下。但是，如果过度抑制浪涌电流，则电容器充分充电的时间增长，充电尚 未结束前就产生振荡，有2 次性的冲击电流流通，因此浪涌抑制电路中电阻的选择非常重要。软启动电路 如图2所示。 图2 输入冲击抑制电路 根据（1）式的计算得出交流输入电流I =14A，则浪涌电流可以按交流输入的4倍来抑制I’=1/4×I =3.5A， ac