車(chē)載雙管正激直流變換器的設計
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時(shí)間：2013-04-24
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3．2 變壓器參數的設計
在雙管正激直流變換器中，最大占空比應小于0．5。先假設最大占空比Dmax1=0．4，由公式：
計算出初級匝數為12匝，則次級匝數為6匝。磁芯中磁通密度最大變化量△B=0．1880．25，保證了磁芯不會(huì )飽和。
3．3 輸出電感的設計
雙管正激變換器輸出電感工作在電流連續模式。所需電感量為：
式中：V1為電感輸入端電壓；D為占空比；f為開(kāi)關(guān)頻率；Io為輸出電流；k=△I／2I為紋波系數，一般選取0．05。在該系統中，電感輸入端電壓為36 V，最大占空比為0．388，開(kāi)關(guān)頻率為70 kHz，輸出電流為22 A，由式(3)可計算出所需最小電感量：
考慮到電感偏置后電感量會(huì )減小，輸出電流紋波增大，增加輸出電容的負擔，電感實(shí)際取值90 μH。
3．4 MOS管以及二極管的選取
變換器工作在滿(mǎn)載時(shí)，平均輸入電流為5 A，峰值電流為7．5 A。變換器工作在截止狀態(tài)時(shí)，MOS管承受的電壓應力為輸入電壓值72 V?？紤]選用IR公司的型號IRFP250及IRFP260，兩者擊穿電壓均為200 V，能夠承受72 V的電壓應力。IRFP250的最大導通電流為30 A，導通電阻為0．075 Ω，滿(mǎn)載時(shí)的導通損耗為4．22 W。IRFP的最大導通電流為50 A，導通電阻為0．04Ω，滿(mǎn)載時(shí)的導通損耗為2．25 W。從導通損耗以及MOS管溫升角度考慮，選用IRFP260。變換器工作在滿(mǎn)載時(shí)，輸出電流為22 A。次級整流與續流二極管選用肖特基二極管30CPQ100，其最大正向導通電流為30 A，導通壓降小，為0．67 V，適合用作次級整流及續流二極管。
4 電路調試與性能分析
按照以上的參數研制了雙管正激變換器樣機，在調試過(guò)程中，會(huì )遇到以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)SG3525開(kāi)始不工作?？赏ㄟ^(guò)減小啟動(dòng)電路來(lái)增大SG3525的供電電流，改變這一參數后就能夠正常工作了。
(2)空載時(shí)輸出電壓不穩定?？梢栽谳敵霾⒙?lián)一個(gè)電阻作為假負載，但這樣會(huì )有損耗；另外還可以改變PI補償電路中的電容，來(lái)改善系統的瞬態(tài)響應。
(3)負載增加時(shí)輸出電壓下降原因是實(shí)際電路中最大占空比沒(méi)有達到設計的值，可以調節SG3525外圍的RD阻值，來(lái)調整最大占空比的大小，使輸出電壓值穩定在14 V。
實(shí)際電路經(jīng)測試，滿(mǎn)載時(shí)最大占空比為37．77％，輸出電壓為13．64 V，輸出電流為21．8 A，轉換效率為85．71％，變換器滿(mǎn)載時(shí)的實(shí)測波形圖如圖8所示。
PWM信號上升沿的時(shí)間小于下降沿的時(shí)間，是因為MOS管源漏極之間存在一個(gè)很小的寄生電容，MOS管關(guān)斷時(shí)需妻對寄生電容進(jìn)行充電。上管在導通時(shí)出現毛刺，因為上管驅動(dòng)在上升沿處出現了毛刺現象。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/196157.htm
在不同負載情況下，變換器的輸出電壓與轉換效率分別如圖9和圖10所示，可以看出轉換效率隨輸出電壓值會(huì )產(chǎn)生一些變化：當負載增大時(shí)輸出電壓有所減小，而效率卻逐漸增加，但在最大負載時(shí)效率又有所下降。原因是控制電路的功耗是一定量，假設變壓器初級繞組以及MOS管導通電阻的阻抗之和為Rp，電感與變壓器次級繞組的阻抗之和為Rs，總損耗為：
當負載增加時(shí)，損耗以指數上升；轉換效率在輸出電流的某個(gè)值時(shí)達到最大，之后開(kāi)始下降。設計完成的車(chē)載雙管正激直流變換器實(shí)物圖如圖11所示，為了安全可靠地工作，變換器的外殼采用全封閉的鋁合金結構，同時(shí)電路板上還注滿(mǎn)硅膠，以增加變換器的散熱性和抗震性。
5 結語(yǔ)
本車(chē)載雙管正激直流變換器現已批量用于某電動(dòng)汽車(chē)公司所生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)上，經(jīng)長(cháng)時(shí)間運行，其工作穩定，輸出電壓精度高，輸出電流大，轉換效率高，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
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