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基于SG3525電壓調(diào)節(jié)芯片的PWM Buck三電平變換器

作者: 時間:2011-03-20 來源:網(wǎng)絡 收藏

摘要:闡述了用實現(xiàn) 的交錯控制。相對于采用分立元件實現(xiàn) 的交錯控制而言,該控制方法電路簡單,易于實現(xiàn),可以較好地解決三波形的不對稱問題。詳細介紹了,并給出了 三電平的具體設(shè)計方法。最后對輸入電壓為120V(90~180V),輸出為48V/4A,開關(guān)頻率50kHz的PWM Buck三電平變換器進行了實驗驗證。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179385.htm

關(guān)鍵詞:PWM Buck三電平變換器;SG3525電壓調(diào)節(jié)芯片;分立元件

0 引言

三電平變換器有下列優(yōu)點:

——開關(guān)管的電壓應力為輸入電壓的一半;

——可以大大減小儲能元件的大??;

——續(xù)流二極管的電壓應力為輸入電壓的一半。

因此,三電平變換器非常適用于高輸入電壓中大功率的應用場合。文獻[1]詳細分析了隔離與非隔離的三電平變換器的拓撲結(jié)構(gòu)。

由于三電平變換器的開關(guān)數(shù)目多,對其實施有效的控制比較復雜。傳統(tǒng)上,采用比較器、運算放大器和RS觸發(fā)器等分立元件實現(xiàn)PWM三電平變換器的控制。但是,由于實現(xiàn)上述控制所需的分立元件眾多,兩個鋸齒波不可能做到完全匹配,同時兩個開關(guān)管的驅(qū)動電路也不可能完全相同,因此,兩個開關(guān)管的占空比必然存在一定的差異,隔直電容Cb在一個周期內(nèi)所提供的能量不可能相等,造成了三電平波形不對稱。

本文采用電壓調(diào)節(jié)芯片SG3525來實現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的控制,可以大大減小由分立元件實現(xiàn)時所帶來的三電平波形不對稱的問題,實現(xiàn)方法簡單有效。

1 Buck三電平變換器

1.1 三電平兩種開關(guān)單元

文獻[2]分析了三電平DC/DC變換器的推導過程:用兩只開關(guān)管串聯(lián)代替一只開關(guān)管以降低電壓應力,并引入一只箝位二極管和箝位電壓源(它被均分為兩個相等的電壓源)確保兩只開關(guān)管電壓應力均衡。電路中開關(guān)管的位置不同,其箝位電壓源與箝位二極管的接法也不同。文中提取出兩個三電平開關(guān)單元如下圖1所示。圖1(a)中,箝位二極管的陽極與箝位電壓源的中點相連,稱之為陽極單元;圖1(b)中,箝位二極管的陰極與箝位電壓源的中點相連,稱之為陰極單元。

(a)三電平陽極單元 (b)三電平陰極單元

圖1 兩種三電平開關(guān)單元

1.2 Buck三電平變換器

為了確保兩只開關(guān)管的電壓應力相等,三電平變換器一般由上述兩種開關(guān)單元共同組成。文獻[2]所分析的半橋式三電平變換器的推導思路,可以推廣到所有的直流變換器中,由此提出了一族三電平變換器拓撲。圖2為Buck三電平變換器主電路拓撲及其4個工作模態(tài)。

模態(tài)1 如圖2(a)所示。在t=0時刻,觸發(fā)開關(guān)管S2,使S2導通,二極管D2則反偏截止,電壓源Vin通過隔直電容Cb給電感L充電。

模態(tài)2 如圖2(b)所示。在t=t1時刻,關(guān)斷S2,則D2導通,電路由D1及D2續(xù)流,電感L放電。

模態(tài)3 如圖2(c)所示。直至t=t2時刻,控制電路使S1導通,二極管D1則反偏截止,隔直電容Cb向電感L放電。

模態(tài)4 如圖2(d)所示。當t=t3時刻,關(guān)斷S1,則D1導通,電路由D1及D2續(xù)流,電感L放電,與模態(tài)2的工作過程類似。

(a)模態(tài)1

(b)模態(tài)2

(c)模態(tài)3

(d)模態(tài)4

圖2 Buck三電平變換器

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