雙驅(qū)動推挽DC-DC變換器方案分享之設(shè)計原理簡析

在工業(yè)控制以及汽車驅(qū)動等領(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)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/DC-DC">DC-DC變換器來進行輔助設(shè)計。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，我們將會為大家分享一種雙驅(qū)動推挽DC-DC變換器設(shè)計方案，今天我們將會著重就其設(shè)計原理進行簡要分析。

主電路設(shè)計原理

在本方案中，我們所設(shè)計的這種450W雙驅(qū)動推挽式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。

在這一雙驅(qū)動推挽式DC-DC變換器的主電路設(shè)計中，我們選擇采用雙驅(qū)動推挽結(jié)構(gòu)。在輸入電壓較低時，推挽電路比半橋或全橋電路優(yōu)越，因為任何時候最多只有一個開關(guān)管工作，在輸出功率相同時，開關(guān)損耗較小。低壓雙驅(qū)動推挽變換器電路原理圖如圖1所示。

圖1 雙驅(qū)動推挽式DC-DC變換器電路原理圖

在圖1所示的雙驅(qū)動推挽式DC-DC變換器電路原理圖中，我們可以看到，由于驅(qū)動電路控制，使得兩個功率場效應(yīng)管T1、T2交替導(dǎo)通，且二者之間有一個死區(qū)時間，即兩個場效應(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)通時間，參數(shù)toff是其關(guān)斷時間，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)計及仿真

在這一雙驅(qū)動推挽式DC-DC變換器方案設(shè)計中，我們所設(shè)計的PWM脈寬調(diào)制器采用SG1525作為脈寬控制器，非常適合于驅(qū)動功率場效應(yīng)管。校正補償環(huán)節(jié)采用PI調(diào)節(jié)器，輸出濾波電路采用π型濾波。PI校正補償電路如圖2所示，其傳遞函數(shù)可以計算為：

在上式計算的基礎(chǔ)上，我們使用MATLAB6.5軟件對5V10A的電源進行仿真，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軟件對這一雙驅(qū)動推挽式DC-DC變換器主電路進行仿真后，仿真結(jié)果與公式計算結(jié)果是基本吻合的。我們將會繼續(xù)就這一DC-DC變換器的驅(qū)動電路設(shè)計情況和測試結(jié)果，進行簡要分析，歡迎大家繼續(xù)跟進。