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[導(dǎo)讀]1 概述450W多路DC/ DC 變換器是一種直流變換開(kāi)關(guān)電源,其輸入電壓為直流27V ,電源輸出分別為直流±20V 10A 和5V 10A 三種不同的類型,其中電源的輸入與輸出隔離,且輸

1 概述

450W多路DC/ DC 變換器是一種直流變換開(kāi)關(guān)電源,其輸入電壓為直流27V ,電源輸出分別為直流±20V 10A 和5V 10A 三種不同的類型,其中電源的輸入與輸出隔離,且輸出電源的±20V 和5V 不共地,這樣可以防止共地帶來(lái)的干擾。 該電源具有輸出穩(wěn)壓精度高和紋波小等優(yōu)點(diǎn)。

開(kāi)關(guān)電源PWM 變換器主電路拓?fù)湫问接衎oost 變換器、buck 變換器、buck2boost 變換器和Cuk 變換器,在此基礎(chǔ)上,有帶隔離變壓器的各種DC2DC 變換器拓?fù)洌鐔味苏せ騿味朔醇ぷ儞Q器,全橋變換器,半橋變換器,推挽式變換器和Cuk 變換器等。

該電源主電路采用雙驅(qū)動(dòng)推挽變換器。 在輸入電壓較低時(shí),推挽電路比半橋或全橋電路優(yōu)越,因?yàn)槿魏螘r(shí)候最多只有一個(gè)開(kāi)關(guān)管工作,在輸出功率相同時(shí),開(kāi)關(guān)損耗較小。

低壓雙驅(qū)動(dòng)推挽變換器電路原理圖如圖1 所示。

 

 

圖1 雙驅(qū)動(dòng)推挽變換器電路原理

由于驅(qū)動(dòng)電路控制,使得兩個(gè)功率場(chǎng)效應(yīng)管T1 、T2 交替導(dǎo)通,且二者之間有一個(gè)死區(qū)時(shí)間,即兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管都關(guān)斷的階段,在此期間電感L 1 保持電流續(xù)流回路。 對(duì)于電流連續(xù)方式,輸出電壓由下式?jīng)Q定:

 

 

式中, V S 是輸入電壓, ton 是T1 或T2 的導(dǎo)通時(shí)間, tof f 是其關(guān)斷時(shí)間, NS 和N P 分別是變壓器付方和原方匝數(shù)。

2 脈寬調(diào)制電路設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)仿真

PWM脈寬調(diào)制器采用S G1525 脈寬控制器, S G1525 適合于驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管,校正補(bǔ)償環(huán)節(jié)采用PI 調(diào)節(jié)器,輸出濾波電路采用π型濾波。 PI 校正補(bǔ)償電路如圖2 所示,其傳遞函數(shù)為:

 

 

 

 

圖2  PI 校正補(bǔ)償電路

應(yīng)用MATLAB6. 5 對(duì)5V 10A 的電源進(jìn)行仿真,MATLAB 是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)仿真軟件,仿真原理圖如圖3所示,輸出電壓波形曲線如圖4 所示。

 

 

圖3 電路原理仿真

 

 

圖4 輸出電壓波形仿真

3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

功率驅(qū)動(dòng)器件選用場(chǎng)效應(yīng)管,場(chǎng)效應(yīng)管為場(chǎng)控器件,柵源極間有電容效應(yīng),因此對(duì)驅(qū)動(dòng)電路要求較高。 驅(qū)動(dòng)電路要保證場(chǎng)效應(yīng)管有較小的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間,同時(shí)為了保證場(chǎng)效應(yīng)管可靠關(guān)斷,關(guān)斷時(shí)應(yīng)在柵極加負(fù)壓。 驅(qū)動(dòng)電路采用IR2110 驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)電路如圖5 所示。

 

 

圖5 驅(qū)動(dòng)電路

4 電磁兼容性設(shè)計(jì)

 

電磁兼容性設(shè)計(jì)對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)難度很大,因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源主要通過(guò)高頻斬波進(jìn)行能量變換,而變壓器存在漏感,要向周圍輻射電磁場(chǎng)。 有關(guān)電源EMC 技術(shù)指標(biāo)主要有CE03 、RE02 和RS03.

對(duì)于CE03 項(xiàng)的達(dá)標(biāo)主要通過(guò)增加濾波電路和改善電源內(nèi)部的布局來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 解決方案為首先在電源內(nèi)部對(duì)輸入電源線和輸出部分進(jìn)行物理隔離。 其次在輸入電源線上通過(guò)對(duì)超標(biāo)頻率點(diǎn)的觀察,選擇插入損耗參數(shù)合理的濾波器,同時(shí)加入電感不斷優(yōu)化濾波器的截止頻率,這樣即可有效的抑制電源線的傳導(dǎo)發(fā)射。 對(duì)于RE02 項(xiàng)達(dá)標(biāo)是通過(guò)改進(jìn)電源箱體的結(jié)構(gòu),盡量減少活動(dòng)的端面,對(duì)于活動(dòng)的結(jié)合面采用導(dǎo)電密封材料進(jìn)行防電磁輻射密封來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 RS03 項(xiàng)較容易解決。 改進(jìn)后的CE03 、RE02 和RS03 項(xiàng)測(cè)試結(jié)果如圖6 ( Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) 所示。

 

 

圖6 CE03 測(cè)試曲線圖(Ⅰ)

 

 

圖6 RE02 測(cè)試曲線圖(Ⅱ)

 

 

圖6 RS03 測(cè)試曲線圖(Ⅲ)

5 結(jié) 論

450W三路輸出DC/ DC 變換器通過(guò)了高低溫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、振動(dòng)沖擊試驗(yàn)和電磁兼容性試驗(yàn),在大系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)使用考核,該電源工作穩(wěn)定可靠,表明該DC/ DC 變換器設(shè)計(jì)合理,性能良好,滿足設(shè)計(jì)要求。[!--empirenews.page--]

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