高效單端正激DC/DC變換器

摘要：介紹一種特殊的單端正激DC/DC變換器，該變換器具有較高的功率傳輸效率和較大的功率輸出。

關(guān)鍵詞：單端正激變換器 高效

1 引言

DC/DC變換器廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)及汽車等領(lǐng)域，近年來DC/DC變換器技術(shù)有了很大的發(fā)展，重點(diǎn)是研究高效、高功率輸出、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和價(jià)廉的變換器。

本文介紹一種特殊的單端正激200W48V/24V變換器，由于電路的特殊結(jié)構(gòu)，該變換器具有穩(wěn)定性好、效率高、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)。

2 電路設(shè)計(jì)

該DC/DC變換器的控制電路選用TL494，它是一種性能優(yōu)良、功能齊全的集成控制器，功能框圖如圖1所示，主要管腳功能如下：

12腳：接電源正端，電壓范圍7V～40V。

7腳：公共負(fù)端。

14腳：輸出5V基準(zhǔn)電壓。

6腳：外接定時(shí)電阻RT，常取數(shù)kΩ以上。

5腳：外接定時(shí)電容CT，產(chǎn)生鋸齒波電壓送比較器和死區(qū)時(shí)間比較器，振蕩頻率為

f=1/RTCT

4腳：死區(qū)時(shí)間控制，輸入直流電壓（0～4）V，控制TL494輸出脈沖的占空比=0.45～0，在此基礎(chǔ)上，占空比還受反饋信號(hào)控制，4腳還常用作軟起動(dòng)控制端，使輸出脈沖寬度由0逐漸達(dá)到設(shè)計(jì)值。

13腳：輸出方式控制，當(dāng)U13=0時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)單端電路。

TL494的內(nèi)部包含兩個(gè)相同的誤差放大器，它們的輸出端經(jīng)二極管隔離后送至比較器的同相端，與反相端的鋸齒電壓相比較，并決定輸出電壓的寬度，調(diào)寬過程可由3腳上的電壓來控制，也可分別經(jīng)誤差放大器進(jìn)行控制。兩個(gè)放大器獨(dú)立使用，用于反饋電壓和過流保護(hù)，3腳接RC網(wǎng)絡(luò)，提高整個(gè)電路的穩(wěn)定性。完整電路原理如圖2所示。

輸出電壓UO經(jīng)R1和R2分壓后加到1腳，當(dāng)UO變化時(shí)，誤差放大器1的輸出電壓隨之改變，即與鋸齒波電壓的比較電平發(fā)生改變，比較器輸出的脈沖寬度改變，通過TL494輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)寬穩(wěn)壓的目的?；鶞?zhǔn)電壓（14腳）另一路通過R9和R10分壓后加到誤差放大器的反相端15腳，同相端16腳接過流保護(hù)電阻R12的一端，當(dāng)輸出電流超過20A時(shí)，誤差放大器2輸出高電平，隨之使開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間變短，關(guān)斷輸出。

另外，為了提高整個(gè)電路的功率傳輸效率，該單端正激變換器未采用加去磁繞組的方案，去磁由接到變壓器T次級(jí)電路的二極管、電容來完成。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)精確計(jì)算電容的取值，確保磁通復(fù)位，二極管選用超快速恢復(fù)型，同時(shí)為防止變壓器磁通飽和，在次級(jí)電路中采用直流隔離電容C8。磁性材料選用日本TDK公司的PC40。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)過程中，進(jìn)行了多次嚴(yán)酷環(huán)境下的老化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方案是可靠的，變換器的各項(xiàng)參數(shù)如下：

輸入電壓：（40～60）V；

輸入電流：5A（滿載時(shí)）；

輸出電壓：24V；

電壓調(diào)整率：0.02％(40～60)V輸入時(shí)；

額定輸出功率：200W；

峰值功率：400W；

效率：92％。

4 結(jié)語

該設(shè)計(jì)方案采用了獨(dú)特的正激拓樸結(jié)構(gòu)，從原理上提高了DC/DC變換器的效率，經(jīng)過長時(shí)間的老化和各種惡劣環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)，證明該設(shè)計(jì)方案是可行的。