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          基于DSP通訊全橋開關電源的研究與設計

          作者: 時間:2009-07-17 來源:網絡 收藏

          具體系統(tǒng)原理圖如圖2所示。
          2)變換器
          變換器電路如圖3所示。該拓撲中MOS管采用IRFB20N50,流過的最大電流為20A,最大電壓為500V。

          3)驅動電路
          驅動電路如圖4所示。PWM輸出與驅動芯片之間采用安華高公司生產的高速光藕HCPL一0710,它的速度可達到15M。驅動芯片采用國際整流器公司的IR2181,該芯片具有速度快,驅動電壓高等特點,特別適用于驅動MOSFET、IGBT等器件。
          4)主變壓器的選擇
          高頻變壓器是DC/DC變換器的核心元件,其作用有三點:能量轉換、電壓變換和輸入輸出之間的隔離。變壓器的好壞不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率,同時也影響到的技術性能和可靠性。同時,許多其他主電路元件的參數設計都依賴于變壓器的參數。因此,在主電路拓撲確定以后首先應該進行的是變壓器的設計。其設計步驟為:a、變壓器匝比的計算;b、變壓器磁芯的選擇;c、繞組匝數的計算;d、繞組導線規(guī)格的計算。
          (1)匝比的計算
          設定K為變壓器原副邊匝比,Udc(min)為輸入電壓的最小值,Dmax為副邊最大占空比,Uo為輸出直流電壓,UD為輸出整流二極管的通態(tài)壓降,ULf為輸出濾波電感Lf上的直流壓降。考慮到移相控制方案存在副邊占空比丟失現象,選擇副邊最大占空比為0.85,Uin(min)為PFC輸出電壓的最小值380V,假設輸出整流二極管通態(tài)壓降為1.5V,輸出濾波電感上的直流壓降為0.5V,則可根據經驗公式

          所以實際中取K=7
          (2)磁芯的計算
          在計算好匝比以后,可以根據以下經驗公式求解,Ae為磁芯磁路截面積;Ac為磁芯窗口面積;PT為變壓器傳輸功率;fs為開關頻率;△B為磁芯材料所允許的最大磁通密度的變化范圍;dc為變壓器繞組導線的電流密度;kc為繞組在磁芯窗口中的填充因數。并且我們將本設計中的參數代入求之得

          根據以上的計算并根據鐵氧體磁芯生產產家提供的技術手冊,我們可以選擇PQ50/50磁芯,可以滿足要求。
          其中Ap=14.2024cm4≥2.4cm4
          (3)匝數的計算
          選取好磁芯后,先計算副邊繞組匝數。


          選定N2=4,根據匝比我們可以選定N1=28。
          (4)導線規(guī)格的選擇
          根據所計算的原副邊電流值,并考慮集膚效應,采用電流密度為4A/mm2的導線,可以計算得出所需導線的截面積為0.89mm2的,因此可以采用銅導線來進行繞制,通過分析計算可以得出,我們采用φ0.4銅線8股并繞28圈作為初級繞組,因副邊有兩組繞組,所以通過它的電流有效值為0.632Io=12.64,所以其繞組截面積為3.16mm2,所以采用φ0.4銅線26股并繞4圈作為次級繞組。
          5)諧振電感設計
          諧振電感用來實現滯后橋臂的零電壓開關,為開關管的零電壓開關提供足夠的能量。為實現滯后橋臂的零電壓開關,必須滿足

          其中Lr是諧振電感,I是滯后橋臂開關管關斷時原邊電流的大小,CDS是開關管漏源極電容,Udc是母線直流電壓。

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