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单晶炉内的石墨坩埚加热器对供热要求非常高:控温精度要求达±0.5℃。精确的输出、检测是实现高精度温度控制的有效途径。需要设计一种输出精度高开关电源给石墨坩埚加热,来满足单晶在生长阶段对温度的严格要求。
本文以单晶炉加热电源样机的研制为背景,简述了加热电源的基本原理和移相高频开关电源的发展趋势,对移相高频IGBT开关电源进行了应用研究。论文介绍了移相高频开关电源的几种常用的主功率拓扑及其特点,对其做了合理的选择,并系统地分析了基本移相零电压开关PWM全桥变换器的工作原理。本文详细阐述了移相高频电源的主电路设计、吸收电路、AD采样电路、滤波电路的设计与计算以及开关管、整流管等主要元器件的参数的选取方法。针对该电源的负载的特殊性,采用了多个逆变桥及变压器并联结构来实现大电流输出,降低了对开关管IGBT设计和制作工艺的要求,降低了损耗。为了提高电源系统的控制要求,本文选用TMS320F2812作为控制器的核心芯片,并且独立编写了以增量式PID为核心控制算法的闭环控制程序,AD程序,移相PWM程序,并得以实现。验证了设计方案的可行性。