低壓大電流直直變換器的設(shè)計(jì)

3 電路的設(shè)計(jì)

3.1 主電路的設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，詳細(xì)參數(shù)如下：輸入電壓為12(1±10％)V，輸 出電壓為24V，輸出電流為12A，工作頻率為33kHz。主電路采用的是推挽型電路，主開(kāi)關(guān)管 用的是IRFP064N,在主電路上輸入端有兩個(gè)1000uF／50V并聯(lián)的輸入濾波電容,在輸入的電路 的正級(jí)接有一個(gè)2.2uH的輸入濾波電感（電感取值與輸出濾波電感一樣）。電路中變壓器的 設(shè)計(jì)跟一般變換器所用變壓器設(shè)計(jì)類似，只需注意繞線方式和銅線選擇，由于本變換器的電 流過(guò)大，故采用多股細(xì)線并繞的方式。

在輸出端用的是同步整流技術(shù)，在低電壓大電流功率變換器中，若采用傳統(tǒng)的普通二 極管或肖特基二極管整流由于其正向?qū)▔航荡?低壓硅二極管正向壓降約0.7V，肖特基二 極管正向壓降約0.45V，新型低電壓肖特基二極管可達(dá)0.32V)，整流損耗成為變換器的主要 損耗，無(wú)法滿足低電壓大電流開(kāi)關(guān)電源高效率，小體積的需要。MOSFET導(dǎo)通時(shí)的伏安特性為 一線性電阻，稱為通態(tài)電阻 RDS ，低壓MOSFET新器件的通態(tài)電阻很小，如： IRF2807(75V,82A)、IRL2910(100V,55A)通態(tài)電阻分別為0.013Ω、0.O26Ω，它們?cè)谕ㄟ^(guò)20A 電流時(shí)，通態(tài)壓降不到0.2V。另外，功率MOSFET開(kāi)關(guān)時(shí)間短，輸入阻抗高，這些特點(diǎn)使得MOSFET 成為低電壓大電流功率變換器首選整流器件。

MOSFET的柵-源問(wèn)的硅氧化層耐壓有限，一旦 被擊穿則永久損壞，所以實(shí)際上柵-源電壓最大值在50-75V之間，如電壓超過(guò)75V，應(yīng)該在柵 極上接穩(wěn)壓管.并從成本綜合考慮，選用IRF2807。需要特別指出的是圖中MOS管做為整流 管的接法,有，有些讀者可能會(huì)認(rèn)為接法有誤，這是由于普通的參考用書(shū)沒(méi)有描述電力MOSFET的正柵壓反向輸出特性。實(shí)際上，電力MOSFET除需要介紹非飽和區(qū)、飽和區(qū)和截 止區(qū)外，還應(yīng)考慮反向電阻區(qū)，反向電阻區(qū)與正向電阻區(qū)有相類似的溝道特性。這是由于變 壓器二次側(cè)電壓為交變方波，整流管要承受反壓但電力MOSFET是逆導(dǎo)器件，若工作在正向 電阻區(qū)將無(wú)法整流。

在電壓輸出部分，使用了LC濾波電路，電感電容參數(shù)是根據(jù)LC濾波中K式濾波器濾波 特性曲線及計(jì)算公式計(jì)算出來(lái)的,并在實(shí)驗(yàn)后做了調(diào)整。（K式濾波是指串臂阻抗和并臂阻抗 的乘積是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)，量綱為電阻）