高频高压大功率开关电源设计：超声波管道清洗机关键技术突破

本文主要探讨了用于超声波管道清洗机的开关电源设计的重要性以及面临的挑战。超声波管道清洗机利用空化效应进行除垢和防垢，其核心组成部分是高声强度的超声波发生器和管道式换能器。传统的大功率开关电源，尽管采用单个集成电源控制芯片和MOSFET或IGBT组成全桥式结构，但由于组件间的分布电容问题，会导致尖峰干扰和大功率管损坏，造成效率低、故障率高、维护困难等问题。 为解决这一问题，文章提出采用模块化高频高压大功率开关电源（DC/AC），如日本电盛兰达公司的PF1000A-360型AC/DC功率变换模块和IPM-4M型全桥式DC/AC高频大功率变换模块。这些模块结合高频大功率脉冲变压器T，构成新型的模块式开关电源，工作频率在22~25kHz，高压范围在100~120V，功率可达1000W。设计思路强调了前级的交流输入到直流高压转换（AC/DC）和后级的直流高压逆变到高频高压（DC/AC）两个关键部分，传统的设计方法采用整流滤波和零电压开通、关断的谐振电路（ZVS）拓扑，但这种方式在高频大功率应用下存在缺陷。 作者关注到国内在高频高压大功率开关电源领域的起步较晚，市场上主要是一些通用的电源，无法满足超声波管道清洗机对高可靠性的需求。因此，通过引入先进的模块化技术，旨在提升电源的稳定性和可靠性，以适应这一特定应用领域的需求。整个设计过程不仅关注技术性能的提升，也体现了电子技术与实际应用的紧密结合。