AP法(即面積乘積法)被推薦為選擇磁心的一種有效方法,AP法原本是針對傳統的工頻正弦波鐵心變壓器而提出的,本文利用AP法設計開關變壓器。
推挽逆變的問題分析
能量回饋,主電路導通期間,原邊電流隨時間而增加,導通時間由驅動電路決定。
圖1 推挽逆變能量回饋等效電路
圖1(a)為S1導通、S2關斷時的等效電路,圖中箭頭為電流流向,從電源UI正極流出,經過S1流入電源UI負極,即地,此時FWD1不導通;當S1 關斷時,S2未導通之前,由于原邊能量的儲存和漏電感的原因,S1的端電壓將升高,并通過變壓器耦合使得S2的端電壓下降,此時與S2并聯的能量恢復二極管 FWD2還未導通,電路中并沒有電流流過,直到在變壓器原邊繞組上產生上正下負的感生電壓。如圖1(b);FWD2導通,把反激能量反饋到電源中去,如圖 1(c),箭頭指向為能量回饋的方向。
各點波形分析
當某一PWN信號的下降沿來臨時,其控制的開關元件關斷,由于原邊能量的儲存和漏電感的原因,漏極產生沖擊電壓,大于2UI,因為加入了RC緩沖電路,使其最終穩定在2UI附近。
圖2
當S1的PWN 信號下降沿來臨,S1關斷,漏極產生較高的沖擊電壓,并使得與S2并聯的反饋能量二極管FWD2導通,形成能量回饋回路,此時S2漏極產生較高的沖擊電流,見http://www.rouxingban.com/貼片電感圖2。
圖3 推挽DC-DC變換器主電路
原理設計
圖3為簡化后的主電路。輸入24V 直流電壓,經過大電容濾波后,接到推挽變壓器原邊的中間抽頭。變壓器原邊另外兩個抽頭分別接兩個全控型開關器件IGBT,并在此之間加入RC吸收電路,構成推挽逆變電路。推挽變壓器電感器生產輸出端經全橋整流,大電容濾波得到220V直流電壓。并通過分壓支路得到反饋電壓信號UOUT。
以CA3插件電感524芯片為核心,構成控制電路。通過調節6、7管腳間的電阻和電容值來調節全控型開關器件的開關頻率。12、13 管腳輸出PWM脈沖信號,并通過驅動電路,分別交替控制兩個全控型開關器件。電壓反饋信號輸入芯片的1管腳,通過調節電位器P2給2管腳輸入電壓反饋信號的參考電壓,并與9管腳COM端連同CA3524內部運放一起構成PI調節器,調節PWM脈沖占空比,以達到穩定輸出電壓220V的目的。
實驗結果表面,輸出電壓穩定在220V,紋波電壓較小。最大輸出功率能達到近600W,系統效率基本穩定在80%,達到預期效果。其中,由于IGBT效率損耗較大導致系統效率偏低,考慮如果采用損耗較小的MOSFET,系統效率會至少上升10%~15%.
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