450W 多路DC/ DC變換器設計

　1 概述

　　450W多路DC/ DC 變換器是一種直流變換開(kāi)關(guān)電源，其輸入電壓為直流27V ,電源輸出分別為直流±20V 10A 和5V 10A 三種不同的類(lèi)型，其中電源的輸入與輸出隔離，且輸出電源的±20V 和5V 不共地，這樣可以防止共地帶來(lái)的干擾。 該電源具有輸出穩壓精度高和紋波小等優(yōu)點(diǎn)。

　　開(kāi)關(guān)電源PWM 變換器主電路拓撲形式有boost 變換器、buck 變換器、buck2boost 變換器和Cuk 變換器，在此基礎上，有帶隔離變壓器的各種DC2DC 變換器拓撲，如單端正激或單端反激變換器，全橋變換器，半橋變換器，推挽式變換器和Cuk 變換器等。

　　該電源主電路采用雙驅動(dòng)推挽變換器。 在輸入電壓較低時(shí)，推挽電路比半橋或全橋電路優(yōu)越，因為任何時(shí)候最多只有一個(gè)開(kāi)關(guān)管工作，在輸出功率相同時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗較小。

　　低壓雙驅動(dòng)推挽變換器電路原理圖如圖1 所示。

圖1 雙驅動(dòng)推挽變換器電路原理

　　由于驅動(dòng)電路控制，使得兩個(gè)功率場(chǎng)效應管T1 、T2 交替導通，且二者之間有一個(gè)死區時(shí)間，即兩個(gè)場(chǎng)效應管都關(guān)斷的階段，在此期間電感L 1 保持電流續流回路。 對于電流連續方式，輸出電壓由下式?jīng)Q定：

　　式中， V S 是輸入電壓， ton 是T1 或T2 的導通時(shí)間， tof f 是其關(guān)斷時(shí)間， NS 和N P 分別是變壓器付方和原方匝數。

　　2 脈寬調制電路設計及計算機仿真

　　PWM脈寬調制器采用S G1525 脈寬控制器， S G1525 適合于驅動(dòng)功率場(chǎng)效應管，校正補償環(huán)節采用PI 調節器，輸出濾波電路采用π型濾波。 PI 校正補償電路如圖2 所示，其傳遞函數為：

圖2 　PI 校正補償電路

應用MATLAB6. 5 對5V 10A 的電源進(jìn)行仿真，MATLAB 是一個(gè)功能強大的計算機仿真軟件，仿真原理圖如圖3所示，輸出電壓波形曲線(xiàn)如圖4 所示。

圖3 電路原理仿真

圖4 輸出電壓波形仿真

　　3 驅動(dòng)電路設計

　　功率驅動(dòng)器件選用場(chǎng)效應管，場(chǎng)效應管為場(chǎng)控器件，柵源極間有電容效應，因此對驅動(dòng)電路要求較高。 驅動(dòng)電路要保證場(chǎng)效應管有較小的導通和關(guān)斷時(shí)間，同時(shí)為了保證場(chǎng)效應管可靠關(guān)斷，關(guān)斷時(shí)應在柵極加負壓。 驅動(dòng)電路采用IR2110 驅動(dòng)器，驅動(dòng)電路如圖5 所示。