医用电气设备泄漏电流测试.pdf

2013年1月15日
现代电子技术
Jan.2013
第36卷第2期
Modern Flec Tronics Technique
Vol36 No.2
车载双管正激直流变换器的设计
姚伟,郑步生,洪峰
(南京航空航大大学,江苏南京210016)
摘要:研究了一种适用于电动汽年的高效率双管正激直流变换器,在提出一种设计方案的基础上,重点对其控制电路
反馈回路、启动电路和变压器的关键参数等进行了详细分析设计。其中控制电路使用SG3525芯片,采用二型补偿对控制电
路进行补偿。实验測试结果表明该变换器输出稳定,有較高的转换效率。
关键字:双管正激;直流变换器;二型补偿;电动汽年
中图分类号:TN964-34
文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2013)02-0150-04
Design of vehicle-mounted dual-transistor forward DC converter
YAO wei ZHENG Bushcng HONG Feng
(Naniing University of Acronautics and Astronautics, Naniing 210016, China)
Abstract: A dual-transistor forward DC converter suitable for electric vehicles is studied in this paper. (n the basis of a
design scheme, the control circuit. feedback loop, start circuit and relative parameters of the converter were analyzed and de
signed. Chip SG3525 is used in the conlrol eireuit. The lype I compensalion is adopted to compensate the conlrol cireuit. The
experiment l and Lesling results show Lhal Ihe oulpul of the coverter is Lable and lhe efficieney is remark bl
Keyword dual-transistor forward; IC converter: type I compensation; electric automobile
电动汽车作为一种新能源的交通工具,日前已经得成电路由芯片SG3525来实现其功能。驱动电路用于把
到快速地发胺。电动汽车的能量一般由6节蓄电池串PWM信号分成炳路独立的信号G1,C2,分别用于驱动
联组成的蓄电池组(电压72V)进行供应,但电动汽车MOS管VQ,VQ2。这四个部分构成了一个闭环系统,根
中的一些辅助电子设备,如汽车大灯、刹车尾灯、喇叭和据输出电压调节占空比,最终使输出电压稳定。
雨副器等的工作电压都是14V.因此需要一只由72
14V的直流变换器进行可靠的电压变换。同时由于电
动汽车内部的工作环境的限制,以及从节约能源角度考
虑,该直流变换器必须有较高的转换效率。根据·般电
动汽车的实际工作需求,该设计的直流变换器采用了双
管正激的拓扑结构,输出功率300W,转换效率大于
85%。由于本设计中MOS管承受的电压应力小,变压
Pト电路与し隔离反
器构造简单,不需要磁复位绕组,不会出现桥暫直通的
PW生电路
问题,因此设计简单、可靠性高。
图1双管正激直流变换器结构框图
双管正激直流变换器工作在电流连纮模式下的两个
1系统结构组成
工作状态可用如下的简化电路米表示(为了便于分
车载双管正激直流变换器的结构图如图1所示。
析,忽略MOS管的导通电压、导通压降以及生电容
系统由4个部分组成:功率电路,隔离反馈电路,
把変换器简化成两个工作状态:开关导通状态与开关闭
补偿电路与PWM生成电路和驱动电路组成。隔离反馈
合状态)
电路主要由光耦P521与精密稳压管'TL431组成,把输
双管正激变换器工作过程为:MOS管导通时,初级
出电压隔离斤反馈给控制芯片。PI补偿电路与PWM生侧电流流经上管VQ,変压器初级,下管VQ2后返回电池
生维负极。在这个过程中励磁电流逐渐増大。次级侧整
收稿日期;2012-09-11
流二极管VD)导通,续流二极管VD4截止,电池组通过
第
姚伟,等:车载双管正激直流変换器的设计
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变压器给负载提供能量,并且给输出电容充电。MOS管
1+SRC
截止时,初级侧两个MOS管截止,励磁二极管VD1,VD)2
足(C1+C2)(+sR2C)
导通,励磁电流逐渐下降为零,对变压器进行磁复位。
有一个初始极点m=リ/2TR(G+C)、一个零点
次级侧整流二极管VD2截止,续流二极管VD)2导通,存储
在电感中的电能为负载提供电流。见图2、图3
ら=リ(2TR2C2),一个极点ル=(V2TRC)。设计时将
穿越频率设定为1/4开关频率;零点频率设为1/4滤波
器谐振颍率,增加中频段相位裕量;极点频率设为1/4
滤波电容自身容阻烦率,增加高段的衰減。由
,
=14x2T√IC=0.532kIr,/,=1/2R。C=100kIla,
计算出结果R=10k2,R2=100kQ,C1=100pF,C2=3nF。
图2导通状态
i,
图4双管正激补偿器
Vli.
.2驱动电路
图3藏止状态
双管正激电路的两个MOS管由同?个PWM信号控
制MOS管导通与关断,但是双管正激变换器中上管浮
2相关电路的设计
地,因此需要将炳路驱动信号隔离。通常可采用专用的
2.1控制电路与补偿电路
驱动芯片,但是驱动芯片价格高,可靠性不如变压器
双管正激变换器控制屯路选用了sC3525控制芯动。该变换器采用变乐器隔离方式,原理图见图5。
片,与其他控制芯片相比,sC3525去除了限流比较器,这种方法所用器件少,成本低,可靠性高于驱动芯片
改由外部关断信号输入端来实现限流功能,同时还具有
逐个脉冲关断和直流输出电流限幅功能,适合输出低电
PWM
压大电流变換器。实际使用中,在引脚10上接电流检
50k
In 5
ilh KE!
测信号,来对输出电流进行限制。SC3525还具有欠压
锁定功能,当芯片供电小于8V时,芯片无PWM信号输
图5上管驱动包路
出,变换器也无输出电压,从而实现保护功能。为保证2.3反馈电路
双管正激变換器中的高频变压器在一个周期内完成磁
反馈电路如图6所示,双管正激直流变换器采用电
复位,根据变压器励磁电感的伏秒平衡原理可知变换器乐反馈控制环路来保证在不同的负载情況下输出电压
的占空比必须小于05。通过调节SC3525外围的定时为一稳定值。因输人端与输出端不共地,需要隔离,采
电容C,定时电阻Rr,以及放电电阻R来设定PWM
用光耦P521和精密稳压管TL431相配合,作为参考、隔
最大占空比以及死区时间。控制电路使用PWM控制芯离、取样和放大,组成负反馈环路。在次级电路中,稳