恒流源输出DC

1、恒流源输出DC/DC变本桃设计的高低压复合结构电火花緑色低功秋脉冲电慷的前檢电斶沟忖就输出半桥DC/DC变换器”为放电加】T提供推肚：本章介绍了一兰常用的DCQC变换器，畀分析T桥堂换的优山采用半桥拓扑进ITDC/DC换器曲设计，讳细分析了半梅变換的工作鎭理°§2-1隔离式DC/DC变换器的介绍常用DC/DC变换器的拓扑jfi多.考虎到电火花成型加工的负勰变牝的实际要求.采川的DC/DC变换器必级具有强抗哦能力的特FL冈此木覚釆IH的DC/DC蜚换器必鐵脊电P隔离特性.但带隔离变压羁有一个同有的缺陷+就是它的变用器必殖讲行磁复位，因此懸须采JUVR电略。木节介绍了几种常用的

2、陽离式DGDC变採器的电將结购井分折了其优缺点2-1-1正滋置变换电路正議式变換电路的結构如1*12.1所也由于其借能心M块戦电阻R罟联乂厭半联吃变换电路，该电踣亶流电压U由工算交流电颤通过电腹滤波器、整流滤波器后转换蕊功率开关管靳为绝墩樹取极空詁体管EBT）sliMOSFETtT为商麴变爪器*L和G组成LC滤波爲*极悴D丄为半波整Kt元件，D.为境浙：扱计；R为负载电叫；U。为输出稳宜的自流电圧乩的鑒动信号¥驴1为PWM揑制电路输出的方藏e.图2.正激疋損电離FigMlFonwirdoonvrrsicxicircuit'Vgsl）.JLYS,-j-LIU-，J：!：;

3、9;k-ML炸D,'.dDJ妝IJJU'电録经曼压器耦合向徒载传输能最.血载I：获得电压総波电感L储能峙控制电路愷硏戡上时.JT关音芻所承受的电斥与输入电压相需.即叫严耳变用辭康、涮边输出电压为零.正激变换电踣第构比较简单*易于霧现.可适用于中小功率的开黄电隸.若虽人軸入电爪超过250V；则开关管的量大电爪应力人兄卄功率趙过200WJJJ-任何门沆输入电爪.所備的初级输入电沆均AA.不适介人功率的场合'2-1-2甲端反激式变换电路W22为单端反激式变换电路其嵩频变爪器T既起隔离作用又起电感L純流的作用.因为它的储能尤件C宀负戏R,并联，所以又称为并联型变换电路.同时也可

4、以判断出，同正激式变换电路不同,变JI、黑的铁心I作在磁滞冋线的蚪一侧.故称为反激式变换电路.图2.2反激式变換电路"i控制电路使功率开关饯S导通时，由于同名端的关系，二极管D不导通.当缶截止时，变爪器的刚边绕纽产生的感生电动势反向，使D甘通.给电容器充电，同时负戎弘上产生电压.在此电路中,基极的控制、副边绕组的设计,都耍遵循反激的原则。反激式变换器不需耍输川滤波电憊，任多电源输出中诃以滅小隻换器的体枳石约成木.但其输出电压有较大的尖峰,而且需要人容駅IL能耐高纹波电漁的输;I电容主娶应用在离电压、小功率的场合.2"3推挽式变换电路推挽式变换电州实际I：是两个单端止激式变换

5、电路细介以推挽厅式1.作，电路如图2.3所貞两只功率厅弟暮S：交替导通其工作过程为'当S|导通、S戡止时.根据同名端对以判断出.只有6导通电流通过L向R,供电.TS,般止、S,（通114.nf以判出，只冇D,Y通.电流侏续流过L向K供电，所以心上得到的电流足连续的.D2图2.3推挽式变摸电路Fi芝23Pushpullconversioncircu.t強挽式变换器电路拓扑结构简甲.变爪器双向礎化相同的磁芯尺寸.推挽式变换器比正激代变换器输出的功爭人.但是推挽式变换器电路必须具仃良好的对称，如果疋负脉冲宽度或祁值稍仃不对称,或初级红鹅不对称.就会产生门流磁化分毘一偏磁而导致磁芯饱和叭此外.

6、山变爪器初级线鹅不可能完全藕合，总仃些潞憊，在转换时会引起电压尖峰,功率管承受较大的电压应力,因而人多应用于电源电压较低的场合。2-14半桥变换电路5的换电路原理图如2.4所爪。丫桥变换电路9止激变换电略不同的是：山两个功率开关管弘S：构成，二极管D、D*组成个液整流元件.电感L和电容G組成LC滤液电临实現对報流看输岀电压的滤波.图2.4半桥交換电路输入电压U,通过两个同容量的输入电容把U机换：（电源.WUcl=UC2=UiZ2.JI关管Si和S?的驱动信号Vgsl和Vgs2山控制也务产生.是4为反相的PWM信虫为J防止开关许S,、S?同时导通造成电源知路.驱动信号Vgsl、Vgs2Z间必须具

7、仃定的死区时间.即二者同时为冬的时间。半桥变换电跻同止滥、反激式电路不同.在一个丿关周期内谊半个周期流过岛频变爪器的电沆与后半个周期漁过的电流大小相等.方向相反，因此与啊两种电折村比，变压器的靈芯I作在磁滞冋线B-H的两端,織芯得到充分利用又防止了織饱和,不存在壳流偏織现象.因此高频变压器可以设计得更小而功宇史大.215个桥变换电路用另外两只开关符将半桥电略中的两个电解电容C.和C2取代.并配上相应的驱动电路即可组成如图2.5所示的个桥变换电路变压器副边所接整流二极骨Ds、d实现全波整流。S,驱动信号Vgsl与s4的v®4相同.S?驱动仃弓Vgx2与S的Vg必相同.而nVgsKVgU

8、»JVgs2.Vgj3互为反相。Ji:输出的电压波形炎似半桥电路'叫当Vgsl与Vgs4为低电平.Vgs2LjVgs3为离电平时.开关管缶和岳导通.S,和S。关断电源电爪通过S?和S.施加在岛频变爪器的原边此时变爪器口边电爪为VTI=U.oq!Vgsl和VgZ为岛电平.Vgs2与Vgs3为低电平时.开关管S|和“导通.S2.S3关断.变压器原边电压为Vti=4Jp与半桥电術相比原边绕组上的电压增加了一倍.而毎个开关管的耐压仍为输入电压。图2.5金桥交换电路Fig.2.5Full-bridgeconversioncircuit仝桥变换器变压器冊级展爻相X丁丫桥变换器变爪器初级两

9、借的输入电爪所以其匝数为T桥的两倍。为输入直流电压和输出功率相同时.全桥变換爲初级电流峰值电流和有效值只有半桥的T而且兀功率器fl较$控制及驱动较为父杂并任fL通的现線。§2-2半桥拓扑DC/DC变换器半桥变换器山很强的抗不半衡能力.爲爪开关恂数较少所需驱动功率小.岛爪开关符上承受的圮高电压不趙过电洪电爪等优点而被采用。2-2-1半桥变换I作樓态分析输入电JI、U300通过两个同容応的输入电容把U300转换成为规电源.UfUc=150VU|；AA的电JKUA是输入电压Ui的一半开关管Ml和M2的驱动信号G1和G2由控制电路产生.是用为反相的PWM信号.为了防止开关倩Ml、M2同时亍通

10、造成电源如路.組动信号GlG2之间必须具有一定的死区时间.即二者同时为零的时间.半桥变换的原理如图2.6(a)所示：图2.6(a)车桥变换的原理图Fig.2.6(h)Principleofhalf-bridgeconvertersXG1为爲电平时.G2为低电V.Ml廿通.M2关析二电容C2两端的电压通过Ml施加在岛频变爪器的廉边.此时Vt1=UV2,变压器副边所接二极管D3一只管了导通.整流输出电压与图示U。方向相同再经UC滤波得到输岀电压Um当G2为高电¥GI为任电平时S2牙通.S1关断电容C3島旳电压施加住商频变爪器的原边此时vTI=4Jt/2<极管D3另只导通整流输出电爪

11、的方向也与fflUo方向相同.在Ml和M2共同关斷期间原涮边绕姐上的电压为零.BPVT1=0,Vt2=0.在极管D3导通期间电感L开始储能。在开关管Ml和M2同时截止期间.皿然变压器副边电压为零但此时电感L肆放能晁，XlUJ-电容C8的作川将使输苗电広维持怛定不变。半桥变换电路任个开关周期内前半个周期流过商频变爪器的电流仃兀T个周期流过的电流大小相等.方向相反。在一个开关管导通时处于故止状态的另一个开关舫承受的电压与输入电爪相等开关管由导通转为关I析的瞬何.漏感将会引起尖峰电压对Ml、M2ifi成形响.为此开关骨Ml、M2两端齐并联一个极f?Dl、D2,町以把漏感引起的尖好电爪新位，因此开关符

12、所承受的电爪绝対不会趙过输入电氐同时二极管DI、D2还作为续流二极管具有续流作川Ifu施加崔ift频变爪器上的电压只是输入电爪的-TaT桥变换开关符驱动信廿的波形.变压器原涮边电爪的波形、幣流肩的波形、以及输出电压的液彩如Effl<b）6!IIIUrX-ioJUriNrIIeIIeIIiaiIIIiIIoVtiUUULIiiiieki1tl1111111111I1Ia a ii i Uo(V)11<11111tiaeI11111eI11i11I111I1I1eI1l1111ei1Ii1111110t(s)jrnimrrtIIItieIIiiiiiiiiiiie)IIIIII图2.6

13、(b)桥变换电略波形图<b)H;ilf-bridgcconverterswave2-2-2T桥变换器的设订（1）输入逮Ik电（1）输入逮Ik电分爪电阻的设计花两相直流电屮一般的1A选用60-90uf建议川75uf以匕9X75=675R470u/250v的电解电容.R=100kft<2）变爪器原边ISft电容的设计初级串联小容益的电容C4是为了防止感通不平衞何题.在半桥电略中，若C2打C3接点处电压不能粘确到电源电压的T.WJM1导通时初级承受的电JK将対M2导通时的不相筹.感通会沿雜滞回线正向戊足反向持续增加直至使磁芯饱和，拥坏开关骨。磁通不平衡的脈因简单的解档为初级存在门渝分乩为

14、J%免这个11沆分蛀的仃/WI金初级;|;联小容址旳流阻I析电容（又称幌介电容）电流1閃流过时，该电容被充电这部分充电电爪使初级丫顶脉冲电压有所下降,由于该电容占据部分的电压使樹次级电压降低，使获得同样输HlW.的导通时间延一般的希望尽可能的使初级脉冲电压保持为开关频率开关频率狷介电容Q和电感L折样到原边的电感L/1成了个小联谐媒电路.英谐撷频率为:狷介电容Q和电感L折样到原边的电感L/1成了个小联谐媒电路.英谐撷频率为:/<=(23)(2.4)式中-为涮边电悠L折毎到原边的电感值（“H）：Nr/Ns为变爪器原涮边匝数比;为耦介电容(nF).将(2.4)式代入(23)式可解得:106C=4x2fK2(Nr/Ns)2L(")(2.5)幻仗网介电容器的允电线件.必须很好的选定谐振频率兀.一般按照卜式计用叫(2.6)式中人为半桥变换器的开关频率(kHz)。106Ch:-1.6/iF“4x3J42x42x(7)220x10"6选择无极性的CBB电容,在设计中选择的是1O5/4OOV.(3功率MOSFET的选抒最大漏源电压=250x7