車載雙管正激直流變換器的設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2013-04-24
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3．2 變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)
在雙管正激直流變換器中，最大占空比應(yīng)小于0．5。先假設(shè)最大占空比Dmax1=0．4，由公式：
計(jì)算出初級(jí)匝數(shù)為12匝，則次級(jí)匝數(shù)為6匝。磁芯中磁通密度最大變化量△B=0．1880．25，保證了磁芯不會(huì)飽和。
3．3 輸出電感的設(shè)計(jì)
雙管正激變換器輸出電感工作在電流連續(xù)模式。所需電感量為：
式中：V1為電感輸入端電壓；D為占空比；f為開(kāi)關(guān)頻率；Io為輸出電流；k=△I／2I為紋波系數(shù)，一般選取0．05。在該系統(tǒng)中，電感輸入端電壓為36 V，最大占空比為0．388，開(kāi)關(guān)頻率為70 kHz，輸出電流為22 A，由式(3)可計(jì)算出所需最小電感量：
考慮到電感偏置后電感量會(huì)減小，輸出電流紋波增大，增加輸出電容的負(fù)擔(dān)，電感實(shí)際取值90 μH。
3．4 MOS管以及二極管的選取
變換器工作在滿載時(shí)，平均輸入電流為5 A，峰值電流為7．5 A。變換器工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，MOS管承受的電壓應(yīng)力為輸入電壓值72 V?？紤]選用IR公司的型號(hào)IRFP250及IRFP260，兩者擊穿電壓均為200 V，能夠承受72 V的電壓應(yīng)力。IRFP250的最大導(dǎo)通電流為30 A，導(dǎo)通電阻為0．075 Ω，滿載時(shí)的導(dǎo)通損耗為4．22 W。IRFP的最大導(dǎo)通電流為50 A，導(dǎo)通電阻為0．04Ω，滿載時(shí)的導(dǎo)通損耗為2．25 W。從導(dǎo)通損耗以及MOS管溫升角度考慮，選用IRFP260。變換器工作在滿載時(shí)，輸出電流為22 A。次級(jí)整流與續(xù)流二極管選用肖特基二極管30CPQ100，其最大正向?qū)娏鳛?0 A，導(dǎo)通壓降小，為0．67 V，適合用作次級(jí)整流及續(xù)流二極管。
4 電路調(diào)試與性能分析
按照以上的參數(shù)研制了雙管正激變換器樣機(jī)，在調(diào)試過(guò)程中，會(huì)遇到以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)SG3525開(kāi)始不工作?？赏ㄟ^(guò)減小啟動(dòng)電路來(lái)增大SG3525的供電電流，改變這一參數(shù)后就能夠正常工作了。
(2)空載時(shí)輸出電壓不穩(wěn)定。可以在輸出并聯(lián)一個(gè)電阻作為假負(fù)載，但這樣會(huì)有損耗；另外還可以改變PI補(bǔ)償電路中的電容，來(lái)改善系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。
(3)負(fù)載增加時(shí)輸出電壓下降原因是實(shí)際電路中最大占空比沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的值，可以調(diào)節(jié)SG3525外圍的RD阻值，來(lái)調(diào)整最大占空比的大小，使輸出電壓值穩(wěn)定在14 V。
實(shí)際電路經(jīng)測(cè)試，滿載時(shí)最大占空比為37．77％，輸出電壓為13．64 V，輸出電流為21．8 A，轉(zhuǎn)換效率為85．71％，變換器滿載時(shí)的實(shí)測(cè)波形圖如圖8所示。
PWM信號(hào)上升沿的時(shí)間小于下降沿的時(shí)間，是因?yàn)镸OS管源漏極之間存在一個(gè)很小的寄生電容，MOS管關(guān)斷時(shí)需妻對(duì)寄生電容進(jìn)行充電。上管在導(dǎo)通時(shí)出現(xiàn)毛刺，因?yàn)樯瞎茯?qū)動(dòng)在上升沿處出現(xiàn)了毛刺現(xiàn)象。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/196157.htm
在不同負(fù)載情況下，變換器的輸出電壓與轉(zhuǎn)換效率分別如圖9和圖10所示，可以看出轉(zhuǎn)換效率隨輸出電壓值會(huì)產(chǎn)生一些變化：當(dāng)負(fù)載增大時(shí)輸出電壓有所減小，而效率卻逐漸增加，但在最大負(fù)載時(shí)效率又有所下降。原因是控制電路的功耗是一定量，假設(shè)變壓器初級(jí)繞組以及MOS管導(dǎo)通電阻的阻抗之和為Rp，電感與變壓器次級(jí)繞組的阻抗之和為Rs，總損耗為：
當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，損耗以指數(shù)上升；轉(zhuǎn)換效率在輸出電流的某個(gè)值時(shí)達(dá)到最大，之后開(kāi)始下降。設(shè)計(jì)完成的車載雙管正激直流變換器實(shí)物圖如圖11所示，為了安全可靠地工作，變換器的外殼采用全封閉的鋁合金結(jié)構(gòu)，同時(shí)電路板上還注滿硅膠，以增加變換器的散熱性和抗震性。
5 結(jié)語(yǔ)
本車載雙管正激直流變換器現(xiàn)已批量用于某電動(dòng)汽車公司所生產(chǎn)的電動(dòng)汽車上，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，其工作穩(wěn)定，輸出電壓精度高，輸出電流大，轉(zhuǎn)換效率高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
評(píng)論