在工業(yè)控制以及汽車驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域中，為了使電路系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)換效率，工程師們往往需要選擇恰當(dāng)?shù)腄C-DC變換器來進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。此前我們也曾經(jīng)為各位工程師們分享過幾種雙向型的DC-DC變換器設(shè)計(jì)方案，并獲得了良好的反響。在今明兩天的方案分享中，我們將會(huì)為大家分享一種雙驅(qū)動(dòng)推挽DC-DC變換器設(shè)計(jì)方案，今天我們將會(huì)著重就其設(shè)計(jì)原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
主電路設(shè)計(jì)原理
在本方案中，我們所設(shè)計(jì)的這種450W雙驅(qū)動(dòng)推挽式DC-DC變換器是一種直流變換開關(guān)電源，其輸入電壓為直流27V，電源輸出分別為直流±20V10A和5V10A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。這樣的設(shè)計(jì)能夠有效防止共地帶來的干擾，因此這也就使得這一DC-DC變換器在工作應(yīng)用過程中具有輸出穩(wěn)壓精度高和紋波小等優(yōu)點(diǎn)。
在這一雙驅(qū)動(dòng)推挽式DC-DC變換器的主電路設(shè)計(jì)中，我們選擇采用雙驅(qū)動(dòng)推挽結(jié)構(gòu)。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)開關(guān)管工作，在輸出功率相同時(shí)，開關(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)推挽式DC-DC變換器電路原理圖
在圖1所示的雙驅(qū)動(dòng)推挽式DC-DC變換器電路原理圖中，我們可以看到，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L1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：
在該公式中，參數(shù)VS是輸入電壓，參數(shù)ton是T1或T2的導(dǎo)通時(shí)間，參數(shù)toff是其關(guān)斷時(shí)間，參數(shù)NS和NP分別是變壓器付方和原方匝數(shù)。
脈寬調(diào)制電路設(shè)計(jì)及仿真
在這一雙驅(qū)動(dòng)推挽式DC-DC變換器方案設(shè)計(jì)中，我們所設(shè)計(jì)的PWM脈寬調(diào)制器采用SG1525作為脈寬控制器，非常適合于驅(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)可以計(jì)算為：
在上式計(jì)算的基礎(chǔ)上，我們使用MATLAB6.5軟件對(duì)5V10A的電源進(jìn)行仿真，其仿真原理圖如圖3所示，輸出電壓波形曲線如圖4所示。
圖2 PI校正補(bǔ)償電路
圖3 電路原理仿真
圖4 輸出電壓波形仿真
可以看到，在使用MATLAB6.5軟件對(duì)這一雙驅(qū)動(dòng)推挽式DC-DC變換器主電路進(jìn)行仿真后，仿真結(jié)果與公式計(jì)算結(jié)果是基本吻合的。我們將會(huì)繼續(xù)就這一DC-DC變換器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)情況和測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，歡迎大家繼續(xù)跟進(jìn)。
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