基于DSP通訊全橋開(kāi)關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)

具體系統(tǒng)原理圖如圖2所示。
2)全橋變換器設(shè)計(jì)
全橋變換器電路如圖3所示。該拓?fù)渲蠱OS管采用IRFB20N50，流過(guò)的最大電流為20A，最大電壓為500V。

3)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。PWM輸出與驅(qū)動(dòng)芯片之間采用安華高公司生產(chǎn)的高速光藕HCPL一0710，它的速度可達(dá)到15M。驅(qū)動(dòng)芯片采用國(guó)際整流器公司的IR2181，該芯片具有速度快，驅(qū)動(dòng)電壓高等特點(diǎn)，特別適用于驅(qū)動(dòng)MOSFET、IGBT等器件。
4)主變壓器的選擇
高頻變壓器是DC／DC變換器的核心元件，其作用有三點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換、電壓變換和輸入輸出之間的隔離。變壓器設(shè)計(jì)的好壞不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率，同時(shí)也影響到開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。同時(shí)，許多其他主電路元件的參數(shù)設(shè)計(jì)都依賴(lài)于變壓器的參數(shù)。因此，在主電路拓?fù)浯_定以后首先應(yīng)該進(jìn)行的是變壓器的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)步驟為：a、變壓器匝比的計(jì)算；b、變壓器磁芯的選擇；c、繞組匝數(shù)的計(jì)算；d、繞組導(dǎo)線規(guī)格的計(jì)算。
(1)匝比的計(jì)算
設(shè)定K為變壓器原副邊匝比，Udc(min)為輸入電壓的最小值，Dmax為副邊最大占空比，Uo為輸出直流電壓，UD為輸出整流二極管的通態(tài)壓降，ULf為輸出濾波電感Lf上的直流壓降。考慮到移相控制方案存在副邊占空比丟失現(xiàn)象，選擇副邊最大占空比為0．85，Uin(min)為PFC輸出電壓的最小值380V，假設(shè)輸出整流二極管通態(tài)壓降為1．5V，輸出濾波電感上的直流壓降為0．5V，則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式

所以實(shí)際中取K=7
(2)磁芯的計(jì)算
在計(jì)算好匝比以后，可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式求解，Ae為磁芯磁路截面積；Ac為磁芯窗口面積；PT為變壓器傳輸功率；fs為開(kāi)關(guān)頻率；△B為磁芯材料所允許的最大磁通密度的變化范圍；dc為變壓器繞組導(dǎo)線的電流密度；kc為繞組在磁芯窗口中的填充因數(shù)。并且我們將本設(shè)計(jì)中電源的參數(shù)代入求之得

根據(jù)以上的計(jì)算并根據(jù)鐵氧體磁芯生產(chǎn)產(chǎn)家提供的技術(shù)手冊(cè)，我們可以選擇PQ50／50磁芯，可以滿(mǎn)足要求。
其中Ap=14．2024cm4≥2．4cm4
(3)匝數(shù)的計(jì)算
選取好磁芯后，先計(jì)算副邊繞組匝數(shù)。

選定N2=4，根據(jù)匝比我們可以選定N1=28。
(4)導(dǎo)線規(guī)格的選擇
根據(jù)所計(jì)算的原副邊電流值，并考慮集膚效應(yīng)，采用電流密度為4A／mm2的導(dǎo)線，可以計(jì)算得出所需導(dǎo)線的截面積為0．89mm2的，因此可以采用銅導(dǎo)線來(lái)進(jìn)行繞制，通過(guò)分析計(jì)算可以得出，我們采用φ0．4銅線8股并繞28圈作為初級(jí)繞組，因副邊有兩組繞組，所以通過(guò)它的電流有效值為0．632Io=12．64，所以其繞組截面積為3．16mm2，所以采用φ0．4銅線26股并繞4圈作為次級(jí)繞組。
5)諧振電感設(shè)計(jì)
諧振電感用來(lái)實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的零電壓開(kāi)關(guān)，為開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)提供足夠的能量。為實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的零電壓開(kāi)關(guān)，必須滿(mǎn)足

其中Lr是諧振電感，I是滯后橋臂開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)原邊電流的大小，CDS是開(kāi)關(guān)管漏源極電容，Udc是母線直流電壓。