高效單端正激DC/DC變換器

摘要：介紹一種特殊的單端正激DC/DC變換器，該變換器具有較高的功率傳輸效率和較大的功率輸出。

關(guān)鍵詞：單端正激變換器 高效

1 引言

DC/DC變換器廣泛應用于通信、計算機及汽車(chē)等領(lǐng)域，近年來(lái)DC/DC變換器技術(shù)有了很大的發(fā)展，重點(diǎn)是研究高效、高功率輸出、結構簡(jiǎn)單和價(jià)廉的變換器。

本文介紹一種特殊的單端正激200W48V/24V變換器，由于電路的特殊結構，該變換器具有穩定性好、效率高、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)。

2 電路設計

該DC/DC變換器的控制電路選用TL494，它是一種性能優(yōu)良、功能齊全的集成控制器，功能框圖如圖1所示，主要管腳功能如下：

12腳：接電源正端，電壓范圍7V～40V。

7腳：公共負端。

14腳：輸出5V基準電壓。

6腳：外接定時(shí)電阻RT，常取數kΩ以上。

5腳：外接定時(shí)電容CT，產(chǎn)生鋸齒波電壓送比較器和死區時(shí)間比較器，振蕩頻率為

f=1/RTCT

4腳：死區時(shí)間控制，輸入直流電壓（0～4）V，控制TL494輸出脈沖的占空比=0.45～0，在此基礎上，占空比還受反饋信號控制，4腳還常用作軟起動(dòng)控制端，使輸出脈沖寬度由0逐漸達到設計值。

13腳：輸出方式控制，當U13=0時(shí)，用于驅動(dòng)單端電路。

TL494的內部包含兩個(gè)相同的誤差放大器，它們的輸出端經(jīng)二極管隔離后送至比較器的同相端，與反相端的鋸齒電壓相比較，并決定輸出電壓的寬度，調寬過(guò)程可由3腳上的電壓來(lái)控制，也可分別經(jīng)誤差放大器進(jìn)行控制。兩個(gè)放大器獨立使用，用于反饋電壓和過(guò)流保護，3腳接RC網(wǎng)絡(luò )，提高整個(gè)電路的穩定性。完整電路原理如圖2所示。

輸出電壓UO經(jīng)R1和R2分壓后加到1腳，當UO變化時(shí)，誤差放大器1的輸出電壓隨之改變，即與鋸齒波電壓的比較電平發(fā)生改變，比較器輸出的脈沖寬度改變，通過(guò)TL494輸出的驅動(dòng)脈沖改變開(kāi)關(guān)管的導通時(shí)間，從而實(shí)現調寬穩壓的目的?；鶞孰妷海?4腳）另一路通過(guò)R9和R10分壓后加到誤差放大器的反相端15腳，同相端16腳接過(guò)流保護電阻R12的一端，當輸出電流超過(guò)20A時(shí)，誤差放大器2輸出高電平，隨之使開(kāi)關(guān)管的導通時(shí)間變短，關(guān)斷輸出。

另外，為了提高整個(gè)電路的功率傳輸效率，該單端正激變換器未采用加去磁繞組的方案，去磁由接到變壓器T次級電路的二極管、電容來(lái)完成。在設計時(shí)應精確計算電容的取值，確保磁通復位，二極管選用超快速恢復型，同時(shí)為防止變壓器磁通飽和，在次級電路中采用直流隔離電容C8。磁性材料選用日本TDK公司的PC40。

3 實(shí)驗結果

在實(shí)驗過(guò)程中，進(jìn)行了多次嚴酷環(huán)境下的老化實(shí)驗，結果表明，該設計方案是可靠的，變換器的各項參數如下：

輸入電壓：（40～60）V；

輸入電流：5A（滿(mǎn)載時(shí)）；

輸出電壓：24V；

電壓調整率：0.02％(40～60)V輸入時(shí)；

額定輸出功率：200W；

峰值功率：400W；

效率：92％。

4 結語(yǔ)

該設計方案采用了獨特的正激拓樸結構，從原理上提高了DC/DC變換器的效率，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的老化和各種惡劣環(huán)境下的實(shí)驗，證明該設計方案是可行的。