基于軟開(kāi)關(guān)雙向DC/DC變換模塊設(shè)計(jì)方案

新型軟開(kāi)關(guān)雙向DC／DC變換器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，該變換器結(jié)構(gòu)的前級(jí)是270V直流母線(xiàn)，本變換器由升壓輸出濾波電路、PS-FB-ZVS-PWM變換器、降壓輸出濾波環(huán)節(jié)、UC3875控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、反饋檢測(cè)電路、輔助電源電路、保護(hù)電路、蓄電池充電控制電路、監(jiān)控電路等部分組成。

圖1 PS-FB-ZYX-PWM雙向DC／DC變換器結(jié)構(gòu)圖

（1）升壓電路。

　　升壓電路主電路采用推挽電路設(shè)計(jì)，其電路如圖2所示。

　　圖2 升壓電路主電路

　　推挽式變換器電路由兩個(gè)正激式變換器電路組成，它們工作時(shí)相位相反。在每個(gè)周期里，兩個(gè)晶體管交替導(dǎo)通和截止，在各自導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)，分別把能量傳遞給負(fù)載，所以稱(chēng)之為推挽電路。

　　推挽變換器由推挽逆變器和輸出整流、濾波電路構(gòu)成，由于該種變換器提高了工作頻率，故變壓器和輸出濾波器的體積均可減小。

　　輸出整流電路有兩種基本類(lèi)型：

　　全波整流電路應(yīng)用于輸出電壓較低的場(chǎng)合，這樣可以減少整流電路中的通態(tài)損耗：

　　橋式整流電路應(yīng)用于輸出電壓較高的場(chǎng)合，這樣可以降低整流管的電壓定額，本系統(tǒng)采用橋式整流電路。

　　推挽變換器適用于低壓、大電流的場(chǎng)合，主電路簡(jiǎn)單，而且輸入利輸出隔離，驅(qū)動(dòng)電路也較簡(jiǎn)單，在很多系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　推挽電路中主要的元件包括：高頻變壓器、IGBT、整流二極管和輸出濾波電容。

　　①高頻變壓器的設(shè)計(jì)。

　　變壓器是開(kāi)關(guān)電源中很重要的組成部分，它的好壞直接影響著輸出電源的性能。變壓器的設(shè)計(jì)包括變壓器的結(jié)構(gòu)、磁芯的型號(hào)、繞組的匝數(shù)等。

　　在單端反激式變換器電路和單端正激式變換器電路中，都只利用了磁滯回線(xiàn)的一半，因而導(dǎo)致了變壓器的體積增大、結(jié)構(gòu)松散，并且還要留出空氣間隙。假定在推挽式變換器電路中，兩只功率管導(dǎo)通的時(shí)間相同，這樣，高頻變壓器的＄ˉH磁滯回線(xiàn)的全部都可以得到利用。因此，磁芯的體積將減少到單端變換器電路的一半，并且不需要留空氣間隙。

　　變壓器的體積V可由下式?jīng)Q定：

　　②磁芯材料的確定。

　　變壓器工作在高頻狀態(tài)，對(duì)磁芯的要求是：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高，損耗小，導(dǎo)磁率在適用頻率范圍內(nèi)不減小，居里點(diǎn)高，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度的升高而下降不大。所以選擇鐵氧體磁芯，牌號(hào)R2KB。它的磁飽和感應(yīng)強(qiáng)度0.5T（250C），通常取變壓器的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.21T，以防止電壓、電流等工作參數(shù)變化時(shí)造成磁芯飽和。因此，選擇EE型磁芯。

　　③磁芯型號(hào)的確定。

　　本裝置中變壓器工作頻率為30kHz，輸出功率為Po＝7.5KW，設(shè)變壓器效率為80，則輸入功率為Pin=9.375KW，考慮到一定的裕量，選用了EE85B。

　?、芄β使茏畲?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/占空比">占空比確定。

　　推挽式電路的輸入輸出電壓關(guān)系如下：

　　根據(jù)上式可知，輸出電壓與輸入電壓、占空比和變壓器的匝數(shù)比有關(guān)，如果占空比過(guò)大，則有可能使兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，這會(huì)對(duì)電路造成毀滅性的破壞。如果占空比過(guò)小，則增加了變壓器線(xiàn)圈的匝數(shù)。選取適當(dāng)?shù)恼伎毡仁呛苡斜匾模畹洼斎腚妷篤inMin＝86.4V時(shí)，功率管占空比最大。