基于DSP通訊全橋開(kāi)關(guān)電源的研究與設計

具體系統原理圖如圖2所示。
2)全橋變換器設計
全橋變換器電路如圖3所示。該拓撲中MOS管采用IRFB20N50，流過(guò)的最大電流為20A，最大電壓為500V。

3)驅動(dòng)電路設計
驅動(dòng)電路如圖4所示。PWM輸出與驅動(dòng)芯片之間采用安華高公司生產(chǎn)的高速光藕HCPL一0710，它的速度可達到15M。驅動(dòng)芯片采用國際整流器公司的IR2181，該芯片具有速度快，驅動(dòng)電壓高等特點(diǎn)，特別適用于驅動(dòng)MOSFET、IGBT等器件。
4)主變壓器的選擇
高頻變壓器是DC／DC變換器的核心元件，其作用有三點(diǎn)：能量轉換、電壓變換和輸入輸出之間的隔離。變壓器設計的好壞不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率，同時(shí)也影響到開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。同時(shí)，許多其他主電路元件的參數設計都依賴(lài)于變壓器的參數。因此，在主電路拓撲確定以后首先應該進(jìn)行的是變壓器的設計。其設計步驟為：a、變壓器匝比的計算；b、變壓器磁芯的選擇；c、繞組匝數的計算；d、繞組導線(xiàn)規格的計算。
(1)匝比的計算
設定K為變壓器原副邊匝比，Udc(min)為輸入電壓的最小值，Dmax為副邊最大占空比，Uo為輸出直流電壓，UD為輸出整流二極管的通態(tài)壓降，ULf為輸出濾波電感Lf上的直流壓降?？紤]到移相控制方案存在副邊占空比丟失現象，選擇副邊最大占空比為0．85，Uin(min)為PFC輸出電壓的最小值380V，假設輸出整流二極管通態(tài)壓降為1．5V，輸出濾波電感上的直流壓降為0．5V，則可根據經(jīng)驗公式

所以實(shí)際中取K=7
(2)磁芯的計算
在計算好匝比以后，可以根據以下經(jīng)驗公式求解，Ae為磁芯磁路截面積；Ac為磁芯窗口面積；PT為變壓器傳輸功率；fs為開(kāi)關(guān)頻率；△B為磁芯材料所允許的最大磁通密度的變化范圍；dc為變壓器繞組導線(xiàn)的電流密度；kc為繞組在磁芯窗口中的填充因數。并且我們將本設計中電源的參數代入求之得

根據以上的計算并根據鐵氧體磁芯生產(chǎn)產(chǎn)家提供的技術(shù)手冊，我們可以選擇PQ50／50磁芯，可以滿(mǎn)足要求。
其中Ap=14．2024cm4≥2．4cm4
(3)匝數的計算
選取好磁芯后，先計算副邊繞組匝數。

選定N2=4，根據匝比我們可以選定N1=28。
(4)導線(xiàn)規格的選擇
根據所計算的原副邊電流值，并考慮集膚效應，采用電流密度為4A／mm2的導線(xiàn)，可以計算得出所需導線(xiàn)的截面積為0．89mm2的，因此可以采用銅導線(xiàn)來(lái)進(jìn)行繞制，通過(guò)分析計算可以得出，我們采用φ0．4銅線(xiàn)8股并繞28圈作為初級繞組，因副邊有兩組繞組，所以通過(guò)它的電流有效值為0．632Io=12．64，所以其繞組截面積為3．16mm2，所以采用φ0．4銅線(xiàn)26股并繞4圈作為次級繞組。
5)諧振電感設計
諧振電感用來(lái)實(shí)現滯后橋臂的零電壓開(kāi)關(guān)，為開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)提供足夠的能量。為實(shí)現滯后橋臂的零電壓開(kāi)關(guān)，必須滿(mǎn)足

其中Lr是諧振電感，I是滯后橋臂開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)原邊電流的大小，CDS是開(kāi)關(guān)管漏源極電容，Udc是母線(xiàn)直流電壓。