450W 多路DC/ DC變換器設(shè)計(jì)

　1 概述

　　450W多路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±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)?，如單端正激或單端反激變換器，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。