储能微网应用SCR选型设计（5）

触发电路：

采用脉冲变压器触发是应用最广泛最成熟的电路形式。

上图中电路使用变压器T传输脉冲信号。故称为脉冲变压器。当触发脉冲为H(高电平)时，将高频振荡器或高频调制脉冲信号输出驱动SCR。当触发脉冲为L（低电平）时，与门关闭输出。一次绕组并联的Vs（稳压管） D1（二极管）元件。在VT截止时，提供T励磁绕组复位，并保护VT开关管关断的电压尖峰。

脉冲变压器设计：

驱动变压器的设计一般按照正激的方式设计，匝比根据输入和输出电压以及占空比确定。 一般用铁氧体磁芯。EE、EER、ETD型。这些骨架有贴片的也有插件的。EP和环形磁芯制作驱动变压器可以把漏感做到 1%以内，但工艺比较复杂。

原边的感量越大越好，能减少励磁电流并提升变压器效率。绕线根据开关频率（集肤深度）和电流有效值选择线径。磁芯不饱和，绕线和磁芯温升符合降额规范就好。

驱动变压器的关键参数：

驱动变压器主要关注信号（波形）完整性，所以要将寄生参数（漏感，绕组电容）减到最少，相对正激电源变压器，驱动变压器设计和工艺要求更严苛。

变压器绕制：

驱动变压器主要作用是隔离驱动需要传递波形，如果绕制工艺设计不好，会导致波形失真，影响整个产品的效率和EMC。驱动变压器传输的功率不大，对趋肤效应和临近效应考虑不多。主要是耦合效果，绕组弱耦合会产生漏感，绕组的层，匝间会产生电容。

一般副边设计两个绕组，用于触发双向SCR。在发触发脉冲时，两个反并联SCR同时得到触发脉冲。故有以下几种绕法：

普通叠层绕法：

这样的变压器绕制工艺简单，推荐次级（NS）双线并绕，这样两个绕组直流电阻，交流电阻相等。两线圈完全平衡，并且电压对中心抽头对称。一致性较好但漏感稍大，耦合电容小。

普通绕法用于传输的波形频率较高时，特别是大功率电源的驱动时，容易产生失真，上升沿与下降沿时间变长，且有明显的振荡。

推荐以下的三明治绕制方法，可以提升驱动性能，不过绕制成本上升了。

初级夹次级的绕法（也叫初级平均绕法） ,此种绕法有量大优点 ,这样有利于初次级的耦合，减少漏感；还有利于绕线的平整度；缺点是由于初次级有两个接触面，绕组耦合电容比较大，所以EMI又比较难过。

次级夹初级的绕法（也叫次级平均绕法）,当输出是低压大电流时，一般采用此种绕法，优点是可以有效降低铜损引起的温升和减少初级耦合至变压器磁芯高频干扰。

以上绕制方法是网上资料总结的经验，可以分别尝试，实际测试波形为准。

高频震荡器设计：

一般用多谐振荡器，多谐振荡器产生脉冲方波，可以用数字逻辑电路和555时基电路实现。

555时基电路：

555时基电路，只需要外接少量几个阻容原件，就可以组成不同用途的脉冲电路。图中电路先用555芯片产生40kHz左右的方波信号，再经过D触发器脉冲整形（脉冲信号在传输过程中，会变得不规则顶部产生干扰，前后沿变差等）2分频为20左右的方波。占空比0.5，脉冲宽度25us。满足驱动SCR。

仿真波形：

脉冲列震荡器设计：

为了简化脉冲传送，一般载波频率为5~20kHz,任何一种宽度的脉冲都可以调制成脉冲列。

仿真原理图：

仿真波形：

此电路用简单的NAND实现了波形调制方便小尺寸的驱动变压器设计，并且能在未发触发脉冲时，关闭振荡器提升EMC性能。

SCR驱动电路重点测试：

1. 测试驱动电压： ±峰值电压，du/dt
2. 测试驱动电流： 最小峰值，平台值，di/dt
3. 测试功率：平均功率

实测驱动波形：

SCR降额（设计裕量）艾默生规范：