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正激式DC/DC变换器的设计方法 |
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日期:2009-6-9 9:30:38 |
本文介绍的双路输出正激式DC/DC变换器采用厚膜混合集成电路技术,裸芯片组装,金属全密封封装,同时采用平行封焊工艺来保证产品的高可靠性,该产品输出电压稳定,产品一致性好,同时具有体积小、重量轻、可靠性高、耐冲击、组装方便等优点,完全满足使用要求,可以应用于航空、航天、船舶等多项领域,以便为我国国防武器现代化提供保障。 当直流输入电压经过滤波电路进入辅助电源后,即由辅助电源给控制器供电,然后在控制器作用下,用开关管控制电流的通断以形成高频脉冲电流,再经高频变压器,使其在输人为高时整流二极管导通,从而使串联电感为充电状态,最后经滤波电路向负载传送能量并输出直流电压;相反,在输入低电平时,电感为放电状态,电路将通过续流二极管继续向负载释放能量,并输出直流电压。为了保持电压稳定,两路输出电压经取样、隔离反馈电路送到控制器后将使输出脉冲宽度随输出电压的变化而变化,从而稳定输出电压。由于变压器原边绕组通过的是单向脉动电流,为避免磁性饱和,确保励磁磁通在每一个开关周期开始时处于初始值,设计时必须使变压器的铁芯磁性复位。 本设计采用电流型控制器UC1843来实现控制回路。UC1843工作频率可达500 kHz,并它具有大电流推拉式输出,低启动工作电流等特点。电路中在开关管通断瞬间,必须供给栅极较大电流,并对栅源极间电容进行快速充放电,以使开关管高速工作。UC1843不必增加任何外围电路,就可将其直接接到开关管的栅极,并驱动VMOS管高速工作。UC1843具有精度高、电压稳定、外围电路简单优点。相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也有明显的改善。由于该电路要求对称输出,故将正负两路输出滤波电感L1、L2绕制在同一磁芯上,并采用双线并绕的方法来保证L1、L2电感量完全相同。线路在接人方法上采用了差模相位关系,这种连接方法可使电路输出电流的变化量相互感应,从而在一定程度上改善输出的调整率。本设计的逻辑"地"不是电源的输出地.而是以负电压输出端作为采样比较和基准电压的逻辑"地"电位。 开关电源的设计主要分为两部分,一是电路部分的设计。二是磁路部分的设计。开关电源变压器是高频开关电源的核心元件,必须进行合理设计才能达到理想效果。本电路根据工作频率、输出功率、模块体积等要求,选用磁心规格为PC40-P11/7Z-52H的TDK磁性材料。本电路中变压器的工作方式为单端正激式,变压器磁心工作在磁滞回线的第一象限,为了确保变压器在磁化曲线的线性区工作,设计时应在开关功率管截止期间将高频变压器复位,并使增长的磁通和减小的磁通平衡,以防止变压器磁芯饱利。LC滤波电路要合理确定电感器的电感,应选用高可靠、温度性能好的高频独石电容为滤波电容,以减小纹波电压。
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