低压输入可控型线圈炮用升压电路(基于ZVS升压)
奇侠 2014-7-11电磁炮
本帖最后由 奇侠 于 2014-7-11 08:56 编辑

今天有位KCer在扣扣上叫我帮忙看一个电路,无奈有点头晕。询问电路作用,原来是基于ZVS升压控制电路。
之前翠翠已经发表过一个帖子,link如下:
https://www.kechuang.org/t/39279
基本思路就是利用555,通过采样主电容两端的电压,控制ZVS的启动和关闭,达到控制ZVS的输出电压的作用。
可是这位网友说,他想用单节锂电池来供电,单节锂电池最高电压4.2V,可是,NE555的输入电压最低4.5V。
有种深深的蛋疼的赶脚。经过思考,在低压的情况下,翠翠的电路图没法再使用了。于是只能推翻重来,
具体电路如下图所示。基本思路很简单,也是电压采集,比较,控制ZVS的开与关。


这个电路,采用了LM358运放,最低输入电压为3V,控制部分的MOS管采用低压启动MOS,即能在输入电压范围内能良好工作即可,控制部分的MOS管推荐SI2301和SI2301。ZVS部分MOS管推荐AP9410。这些元件都能满足输入在3.6V到4.2V的时候工作的的需求。MOS管不要采用电路上的型号。否组无法工作。
在这里,为了保护锂电池,单节锂电池的放电截止电压取3.6V。即当锂电池输出的电压低于3.6V时,锂电池的输出关闭。锂电池输出电压保护部分已被我忽略。
首先,C1是主电容,假设要求充电电压为450V。R5和R4构成分压电路,R4上的电压作为采样,进入由运放A构成的电压跟随器,电压跟随器起到隔离作用,可以防止干扰。然后电压跟随器输出的电压进入由运放B构成的迟滞比较器进行比较。电路的核心部分就是在迟滞比较器这个地方,R2与R3的电阻取值特别关键。
电路工作流程:
首先主电容电压为0,从R4上取到的电压也为0,电压跟随器输出电压为0,迟滞比较器的反相输入端电压为0V,同相输入端电压比反相输入端电压高,迟滞比较器输出高电平,X2LED变亮,根据电阻分压公式得到同相输入端的电压为2.7V。同时由于迟滞比较器输出为高电平,Q4(N管)导通,Q1(P管)的G极电压为0V,S极电压为4.2V,Q1导通,ZVS电路开始工作。当主电容上的电压上升,R4上取到的电压值到达2.7V之后,迟滞比较器的同相输入端电压低于反相输入端电压,迟滞比较器输出低电平,X1LED变亮,Q4关闭,Q1关闭,ZVS电路停止工作。同时迟滞比较器的同相输入端电压变为了2.2V(2.5*(74/84)=2.2),但是反相输入端电压仍然为2.7V,当主电容电压下降后,R4上取到的电压低于2.2V时,迟滞比较器输出高电平,启动ZVS电路,同时迟滞比较器的同相输入端电压变为2.7V。周而复始的工作。
电路的核心部分就是一个迟滞比较器。就是利用迟滞比较器的特性,当采样电压高于最大窗口电压时,ZVS电路关闭,当采样电压低于最小窗口电压时,ZVS电路启动。可能有人会问,为什么不直接用比较器作为核心部分,因为当电容电压充满时,即采样电压达到阀值电压时,输出就会产生震荡,即由于电容自身的放电作用,当电压低于阀值电压时,ZVS启动,当电压高于阀值电压时,ZVS关闭。这样会造成在很短的时间里ZVS的频繁启动与关闭。不利于电路的工作。所以采用迟滞比较器是合理可行的。上文中提到窗口电压值概念,我在电路中设计的是0.5V窗口电压值。窗口电压具体计算公式推导如下:
R3/R2=k;
2.5+(4.2-2.5)*(R2/(R2+R3))-2.5(R3/(R2+R3))=窗口电压;
这里窗口电压我取0.5V,计算得到K=7.4。所以R2取10K,R3取74K。
窗口电压取得越小,电容两端电压的下降就越小。取得过小,则会造成ZVS的频繁启动和关闭。
我的窗口电压取0.5V,这样,主电容充满电时是450V,当主电容两端电压下降到366V的时候,ZVS就会启动,给电容充电直到450V。
迟滞比较器的窗口最高电压为:2.5+(4.2-2.5)*(R2/(R2+R3))=电容充满电时从R4上取到的电压迟滞比较器的窗口最低电压为:2.5(R3/(R2+R3))=电容两端电压下降到启动ZVS时从R4上取到的电压选取合适的R5和R4的阻值,能够确定采样电压。窗口电压则确定主电容期望充电电压。
由于每个人的主电容参数是不确定的,在这里仅能够给出公式与原理。实际电路所用阻值请根据公式推导。
PS:电路的绘制后,发现主电容的充电限流电阻忘记画了。请使用这个电路的Kcer记得加上。

[修改于 3 年前 - 2016-08-31 05:00:39]

+1  科创币    薛定谔的猫   2014-07-11   KCB已经没啥用了
+1  科创币    rudolf   2014-07-11   没用也表示一下
+1  科创币    rudolf   2014-07-11   没用也表示一下
+3  科创币    yanli12321   2014-07-11   同楼下的
+3  科创币    小氚   2014-07-11   鼓励交流
+50  科创币    badboy-fly   2014-07-15   分已经没什么用了 但是你这是在教人啊~
来自 电磁炮
 
2014-7-11 15:20:40
1楼
比较器控制zvs??
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奇侠(作者)
2楼
打不死的小超 发表于 2014-7-11 15:20
比较器控制zvs??


迟滞比较器
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