1KW 27VDC/190VDC 电流型控制反激DC/DC变换器的设计与实现
3、关键电路参数设计
(1)储能式变压器
设电流临界连续时的功率为总输出功率的1/5,则
(1)
式(1)中,Bm为最大磁密,B为偏置点磁密,则磁密变化量为
(2)
原边匝数为
(3)
式(3)中,Ui min为最小输入电压,Ton max为开关管最大导通时间,S为磁芯截面积。电流临界连续时原边电感
(4)
式(4)中,Pomin为临界连续功率,Ts 为开关周期,η为变换效率。
储能式变压器磁芯气隙为
(5)
式(5)中,I1p 为原边最大峰值电流,μ0为真空的磁导率。
(2)功率开关管
开关管的电压应力和电流应力分别为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_5.jpg)
式(6.b)中,I1avg为原边电感电流平均值,#8710;I为原边电流脉动值。
(3)整流二极管
二极管D5的电压应力和电流应力分别为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_6.jpg)
(4)RCD箝位电路
箝位电容C6为
(8)
式(8)中,Ureset为箝位电容C6的初始电压。
箝位电阻R3要满足
(9)
式(9)中,Toff为开关管的截止时间。
(5)死负载R10的选取
由于空载时占空比非常小,且会引起间隙振荡,需加上死负载,其值在调试中决定,在系统稳定的前提下,其阻值越大越好。
4、原理样机试验
设计实例:额定输出功率1000W,输入电压27V,输出电压190V,开关频率80kHz,储能式变压器磁芯R2KBD PM74,绕组匝数N1/N2=4/28,磁芯气隙3.2mm,最大占空比为0.6,箝位电阻R3为51Ω,箝位电容C6为5.6μF,箝位二极管D2为DSEI60-06,整流管D5为DSEI30-10,死负载R10取为10kΩ;电流互感器CT1的匝比是1/250,磁芯采用Φ27超微金磁环。
样机试验波形如图3所示,图3(a)、(b)分别是空载时的开关管的电流波形和漏源电压波形,其中电流波形是从取样电阻R6上测得;图3(c)、(d)分别是满载时的开关管的电流波形和漏源电压波形。该电源从空载到满载时,输出电压波动小于1%Uo,说明电源的负载调整率是相当高的。
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_9.jpg)
5、结论
反激式变换器完全可用于大功率场所,且具有体积小重量轻的优点;研制成功的原理样机具有功率密度高、稳定性高、变换效率较高、内在的过载与短路电流限制等综合性能,在各种功率应用场所有重要的应用价值。
参考文献:
[1] 陈道炼.高频环节航空静止变流器研究[博士后研究工作报告].南京航空航天大学.2001
[2] Unitrode’s Product Application Handbook.1995~1996
(1)储能式变压器
设电流临界连续时的功率为总输出功率的1/5,则
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_0.jpg)
式(1)中,Bm为最大磁密,B为偏置点磁密,则磁密变化量为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_1.jpg)
原边匝数为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_2.jpg)
式(3)中,Ui min为最小输入电压,Ton max为开关管最大导通时间,S为磁芯截面积。电流临界连续时原边电感
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_3.jpg)
式(4)中,Pomin为临界连续功率,Ts 为开关周期,η为变换效率。
储能式变压器磁芯气隙为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_4.jpg)
式(5)中,I1p 为原边最大峰值电流,μ0为真空的磁导率。
(2)功率开关管
开关管的电压应力和电流应力分别为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_5.jpg)
式(6.b)中,I1avg为原边电感电流平均值,#8710;I为原边电流脉动值。
(3)整流二极管
二极管D5的电压应力和电流应力分别为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_6.jpg)
(4)RCD箝位电路
箝位电容C6为
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_7.jpg)
式(8)中,Ureset为箝位电容C6的初始电压。
箝位电阻R3要满足
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_8.jpg)
式(9)中,Toff为开关管的截止时间。
(5)死负载R10的选取
由于空载时占空比非常小,且会引起间隙振荡,需加上死负载,其值在调试中决定,在系统稳定的前提下,其阻值越大越好。
4、原理样机试验
设计实例:额定输出功率1000W,输入电压27V,输出电压190V,开关频率80kHz,储能式变压器磁芯R2KBD PM74,绕组匝数N1/N2=4/28,磁芯气隙3.2mm,最大占空比为0.6,箝位电阻R3为51Ω,箝位电容C6为5.6μF,箝位二极管D2为DSEI60-06,整流管D5为DSEI30-10,死负载R10取为10kΩ;电流互感器CT1的匝比是1/250,磁芯采用Φ27超微金磁环。
样机试验波形如图3所示,图3(a)、(b)分别是空载时的开关管的电流波形和漏源电压波形,其中电流波形是从取样电阻R6上测得;图3(c)、(d)分别是满载时的开关管的电流波形和漏源电压波形。该电源从空载到满载时,输出电压波动小于1%Uo,说明电源的负载调整率是相当高的。
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/231242_2_9.jpg)
5、结论
反激式变换器完全可用于大功率场所,且具有体积小重量轻的优点;研制成功的原理样机具有功率密度高、稳定性高、变换效率较高、内在的过载与短路电流限制等综合性能,在各种功率应用场所有重要的应用价值。
参考文献:
[1] 陈道炼.高频环节航空静止变流器研究[博士后研究工作报告].南京航空航天大学.2001
[2] Unitrode’s Product Application Handbook.1995~1996
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