理想的24VDC-220VDC車載開關(guān)電源設(shè)計方案

2、各點波形分析

當某一PWN信號的下降沿來臨時，其控制的開關(guān)元件關(guān)斷，由于原邊能量的儲存和漏電感的原因，漏極產(chǎn)生沖擊電壓，大于2UI，因為加入了RC緩沖電路，使其最終穩(wěn)定在2UI附近。

圖3

當S1的PWN 信號下降沿來臨，S1關(guān)斷，漏極產(chǎn)生較高的沖擊電壓，并使得與S2并聯(lián)的反饋能量二極管FWD2導(dǎo)通，形成能量回饋回路，此時S2漏極產(chǎn)生較高的沖擊電流，見圖4。

圖4

實驗與分析

1、原理設(shè)計

圖5為簡化后的主電路。輸入24V 直流電壓，經(jīng)過大電容濾波后，接到推挽變壓器原邊的中間抽頭。變壓器原邊另外兩個抽頭分別接兩個全控型開關(guān)器件IGBT，并在此之間加入RC吸收電路，構(gòu)成推挽逆變電路。推挽變壓器輸出端經(jīng)全橋整流，大電容濾波得到220V直流電壓。并通過分壓支路得到反饋電壓信號UOUT。

圖5

以CA3524芯片為核心，構(gòu)成控制電路。通過調(diào)節(jié)6、7管腳間的電阻和電容值來調(diào)節(jié)全控型開關(guān)器件的開關(guān)頻率。12、13 管腳輸出PWM脈沖信號，并通過驅(qū)動電路，分別交替控制兩個全控型開關(guān)器件。電壓反饋信號輸入芯片的1管腳，通過調(diào)節(jié)電位器P2給2管腳輸入電壓反饋信號的參考電壓，并與9管腳COM端連同CA3524內(nèi)部運放一起構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)PWM脈沖占空比，以達到穩(wěn)定輸出電壓220V的目的。

2、結(jié)果與分析

實驗結(jié)果表面，輸出電壓穩(wěn)定在220V，紋波電壓較小。最大輸出功率能達到近600W，系統(tǒng)效率基本穩(wěn)定在80%，達到預(yù)期效果。其中，由于IGBT效率損耗較大導(dǎo)致系統(tǒng)效率偏低，考慮如果采用損耗較小的MOSFET，系統(tǒng)效率會至少上升10%~15%。

注意事項：

(1) 變壓器初級繞組在正、反兩個方向激勵時，由于相應(yīng)的伏秒積不相等，會使磁芯的工作磁化曲線偏離原點，這一偏磁現(xiàn)象與開關(guān)管的選擇有關(guān)，原因是開關(guān)管反向恢復(fù)時間的不同》 可導(dǎo)致伏秒積的不同。

(2)實驗中，隨著輸入電壓的微幅增高，系統(tǒng)損耗隨之增大，主要原因是變壓器磁芯產(chǎn)生較大的渦流損耗，系統(tǒng)效率有所下降。減小渦流損耗的措施主要有：減小感應(yīng)電勢，如采用鐵粉芯材料;增加鐵心的電阻率，如采用鐵氧體材料;加長渦流所經(jīng)的路徑，如采用硅鋼片或非晶帶。

結(jié)論

推挽電路特別適用于低壓大電流輸入的中小功率場合，并利用AP法設(shè)計了一種高頻推挽變壓器。實驗結(jié)果表明推挽逆變-高頻變壓-全橋整流的方案達到了預(yù)期的效果，使輸出電壓穩(wěn)定在220V并具有一定的輸出硬度，效率達到80%，為現(xiàn)代汽車電源的發(fā)展提供了一定的發(fā)展空間。