軟開關雙向DC/DC變換模塊設計思路
發布時間:2008/11/25 0:00:00 訪問次數:574
新型軟開關雙向dc/dc變換器結構框圖如圖1所示,該變換器結構的前級是270v直流母線,本變換器由升壓輸出濾波電路、ps-fb-zvs-pwm變換器、降壓輸出濾波環節、uc3875控制電路、驅動電路、反饋檢測電路、輔助電源電路、保護電路、蓄電池充電控制電路、監控電路等部分組成。
圖1 ps-fb-zyx-pwm雙向dc/dc變換器結構圖
(1)升壓電路。
升壓電路主電路采用推挽電路設計,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正激式變換器電路組成,它們工作時相位相反。在每個周期里,兩個晶體管交替導通和截止,在各自導通的半個周期內,分別把能量傳遞給負載,所以稱之為推挽電路。
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型:
全波整流電路應用于輸出電壓較低的場合,這樣可以減少整流電路中的通態損耗:
橋式整流電路應用于輸出電壓較高的場合,這樣可以降低整流管的電壓定額,本系統采用橋式整流電路。
推挽變換器適用于低壓、大電流的場合,主電路簡單,而且輸入利輸出隔離,驅動電路也較簡單,在很多系統中得到了廣泛的應用。
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高頻變壓器的設計。
變壓器是開關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。變壓器的設計包括變壓器的結構、磁芯的型號、繞組的匝數等。
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的一半,因而導致了變壓器的體積增大、結構松散,并且還要留出空氣間隙。假定在推挽式變換器電路中,兩只功率管導通的時間相同,這樣,高頻變壓器的$ˉh磁滯回線的全部都可以得到利用。因此,磁芯的體積將減少到單端變換器電路的一半,并且不需要留空氣間隙。
變壓器的體積v可由下式決定:
②磁芯材料的確定。
變壓器工作在高頻狀態,對磁芯的要求是:飽和磁感應強度高,損耗小,導磁率在適用頻率范圍內不減小,居里點高,飽和磁感應強度隨溫度的升高而下降不大。所以選擇鐵氧體磁芯,牌號r2kb。它的磁飽和感應強度0.5t(250c),通常取變壓器的最大磁感應強度為0.21t,以防止電壓、電流等工作參數變化時造成磁芯飽和。因此,選擇ee型磁芯。
③磁芯型號的確定。
本裝置中變壓器工作頻率為30khz,輸出功率為po=7.5kw,設變壓器效率為80,則輸入功率為pin=9.375kw,考慮到一定的裕量,選用了ee85b。
④功率管最大占空比確定。
推挽式電路的輸入輸出電壓關系如下:
根據上式可知,輸出電壓與輸入電壓、占空比和變壓器的匝數比有關,如果占空比過大,則有可能使兩個開關管同時導通,這會對電路造成毀滅性的破壞。如果占空比過小,則增加了變壓器線圈的匝數。選取適當的占空比是很有必要的,最低輸入電壓vinmin=86.4v時,功率管占空比最大。
歡迎轉載,信息來自維庫電子市場網(www.dzsc.com)
新型軟開關雙向dc/dc變換器結構框圖如圖1所示,該變換器結構的前級是270v直流母線,本變換器由升壓輸出濾波電路、ps-fb-zvs-pwm變換器、降壓輸出濾波環節、uc3875控制電路、驅動電路、反饋檢測電路、輔助電源電路、保護電路、蓄電池充電控制電路、監控電路等部分組成。
圖1 ps-fb-zyx-pwm雙向dc/dc變換器結構圖
(1)升壓電路。
升壓電路主電路采用推挽電路設計,其電路如圖2所示。
圖2 升壓電路主電路
推挽式變換器電路由兩個正激式變換器電路組成,它們工作時相位相反。在每個周期里,兩個晶體管交替導通和截止,在各自導通的半個周期內,分別把能量傳遞給負載,所以稱之為推挽電路。
推挽變換器由推挽逆變器和輸出整流、濾波電路構成,由于該種變換器提高了工作頻率,故變壓器和輸出濾波器的體積均可減小。
輸出整流電路有兩種基本類型:
全波整流電路應用于輸出電壓較低的場合,這樣可以減少整流電路中的通態損耗:
橋式整流電路應用于輸出電壓較高的場合,這樣可以降低整流管的電壓定額,本系統采用橋式整流電路。
推挽變換器適用于低壓、大電流的場合,主電路簡單,而且輸入利輸出隔離,驅動電路也較簡單,在很多系統中得到了廣泛的應用。
推挽電路中主要的元件包括:高頻變壓器、igbt、整流二極管和輸出濾波電容。
①高頻變壓器的設計。
變壓器是開關電源中很重要的組成部分,它的好壞直接影響著輸出電源的性能。變壓器的設計包括變壓器的結構、磁芯的型號、繞組的匝數等。
在單端反激式變換器電路和單端正激式變換器電路中,都只利用了磁滯回線的一半,因而導致了變壓器的體積增大、結構松散,并且還要留出空氣間隙。假定在推挽式變換器電路中,兩只功率管導通的時間相同,這樣,高頻變壓器的$ˉh磁滯回線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可由下式決定:
②磁芯材料的確定。
變壓器工作在高頻狀態,對磁芯的要求是:飽和磁感應強度高,損耗小,導磁率在適用頻率范圍內不減小,居里點高,飽和磁感應強度隨溫度的升高而下降不大。所以選擇鐵氧體磁芯,牌號r2kb。它的磁飽和感應強度0.5t(250c),通常取變壓器的最大磁感應強度為0.21t,以防止電壓、電流等工作參數變化時造成磁芯飽和。因此,選擇ee型磁芯。
③磁芯型號的確定。
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。
④功率管最大占空比確定。
推挽式電路的輸入輸出電壓關系如下:
根據上式可知,輸出電壓與輸入電壓、占空比和變壓器的匝數比有關,如果占空比過大,則有可能使兩個開關管同時導通,這會對電路造成毀滅性的破壞。如果占空比過小,則增加了變壓器線圈的匝數。選取適當的占空比是很有必要的,最低輸入電壓vinmin=86.4v時,功率管占空比最大。
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