1000W大功率电源方案:滤波电路设计

大功率电源的设计是目前工业系统中的重点研发方向，也是很多工程师的工作重点。此前我们曾经为大家分享过一些直流大功率电源的方案设计，在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分享一种1000W大功率电源的方案设计，并针对其设计和研制情况进行详细分析。今天我们将会就这一方案的滤波电路设计情况，展开详细介绍。

大功率电源设计要求

在本方案中，我们所要设计的大功率电源，其设计要求可以总结为以下几点：输出功率1000W、体积为360mm×160mm×207mm、重量不大于12kg。这一开关电源输入是交流115V/400Hz、输出电压是直流27V/30A，其电压调整率≤0.5%、电流调整率≤1%、纹波系数≤1.5%、负载率0～100%。

设计思路

在本方案中，我们所设计的大功率电源方案需要满足输出直流27V/30A的设计需要，这就需要这一电路系统首先要把交流115V/400Hz电压变成直流，然后把直流电压稳压到所需要的27V电压，在进行转换和稳压的同时，还要考虑到电压的滤波、整流等部分。按照上述设计要求，我们所设计的电源电路系统可分滤波电路、AC-DC电路和DC-DC电路系统三个部分，其电路框图如下图图1所示。

滤波电路设计

在本方案中，我们所设计的这一1000W大功率电源系统中，滤波电路是非常重要的组成部分，其设计的主要目的在于，这一电路部分能够将沿导线传入或传出设备的干扰减小到一定的程度，使传出设备的干扰不至于超过给定的范围，传入设备的干扰不至于引起设备的误动作。

为了满足上述的设计要求，在这一输入滤波电路设计过程中，我们既要考虑到输入电压为交流电压，电路上有交流地、直流地、壳地等，同时又要考虑存在共态噪声与正态噪声、低频传导噪声与高频传导噪声。由于我们所设计的这一大功率电源类型属于开关电源，其电路中的干扰特点主要有两个方面，第一是开关频率会同时以差模和共模的形式进行干扰，第二是开关尖峰是由于输出储能电容器的阻抗造成，这些尖峰干扰通过输出线以差模和共模的方式传出电源，并以二次辐射的形式耦合到其它导线或地上，产生共模干扰。

根据以上特点，我们选择了下图图2所示的滤波器来完成这一大功率电源的滤波电路设计。

图2 大功率电源滤波电路

在设计和应用调试的过程中，这一滤波器具有三大明显特点。首先，其共模扼流圈L1、L3或L2、L4，分别由两个绕在同一高磁导率磁芯上的两个相同绕组构成，它的结构使差模电流产生的磁场相互抵消。同时还可以以较小的体积获得较大的电感值，并且不用担心由于工作电流导致饱和。其次，C3和C4用来衰减共模干扰。第三，在实际调试中发现，该滤波器的C1和C2衰减差模干扰电流。

在进行滤波电路的滤波器选择时，我们需要以设备的最大电流为准，以此来确保滤波器在最大电流状态下具有良好的性能，否则当干扰恰好在最大工作电流状态下出现时，设备会受到干扰或传导发射超标，此电源根据实际计算后，我们确定选择指标为15A以上的滤波器。

在完成了滤波器的选择后，我们所设计的1000W大功率开关电源的滤波电路中，还需要加有齐纳二极管V2、压敏电阻Z，以此来减小电源线上的瞬态干扰。这些元件将通过并联的方式与滤波电路结合，在正常信号的电压下呈高阻抗，当有超过它的瞬态干扰出现时，这些器件变为低阻抗，将瞬态电流从被保护电路分流，限制瞬态电压。瞬态抑制二极管V1、V3，对电源输入电压所产生的尖峰、浪涌进行滤波，以及实现瞬态保护等功能。

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