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高效单端正激DC/DC变换器

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:513

作者:西安交通大学 王 鹤 杨 宏(西安710049) 来源:《电源技术应用》

摘要:介绍一种特殊的单端正激dc/dc变换器,该变换器具有较高的功率传输效率和较大的功率输出。 关键词:单端正激变换器 高效

1 引言

dc/dc变换器广泛应用于通信、计算机及汽车等领域,近年来dc/dc变换器技术有了很大的发展,重点是研究高效、高功率输出、结构简单和价廉的变换器。

本文介绍一种特殊的单端正激200w48v/24v变换器,由于电路的特殊结构,该变换器具有稳定性好、效率高、功率密度高等优点。

2 电路设计

该dc/dc变换器的控制电路选用tl494,它是一种性能优良、功能齐全的集成控制器,功能框图如图1所示,主要管脚功能如下:

12脚:接电源正端,电压范围7v~40v。

7脚:公共负端。

14脚:输出5v基准电压。

6脚:外接定时电阻rt,常取数kω以上。

5脚:外接定时电容ct,产生锯齿波电压送比较器和死区时间比较器,振荡频率为

f=1/rtct

4脚:死区时间控制,输入直流电压(0~4)v,控制tl494输出脉冲的占空比=0.45~0,在此基础上,占空比还受反馈信号控制,4脚还常用作软起动控制端,使输出脉冲宽度由0逐渐达到设计值。

13脚:输出方式控制,当u13=0时,用于驱动单端电路。

tl494的内部包含两个相同的误差放大器,它们的输出端经二极管隔离后送至比较器的同相端,与反相端的锯齿电压相比较,并决定输出电压的宽度,调宽过程可由3脚上的电压来控制,也可分别经误差放大器进行控制。两个放大器独立使用,用于反馈电压和过流保护,3脚接rc网络,提高整个电路的稳定性。完整电路原理如图2所示。

输出电压uo经r1和r2分压后加到1脚,当uo变化时,误差放大器1的输出电压随之改变,即与锯齿波电压的比较电平发生改变,比较器输出的脉冲宽度改变,通过tl494输出的驱动脉冲改变开关管的导通时间,从而实现调宽稳压的目的。基准电压(14脚)另一路通过r9和r10分压后加到误差放大器的反相端15脚,同相端16脚接过流保护电阻r12的一端,当输出电流超过20a时,误差放大器2输出高电平,随之使开关管的导通时间变短,关断输出。

另外,为了提高整个电路的功率传输效率,该单端正激变换器未采用加去磁绕组的方案,去磁由接到变压器t次级电路的二极管、电容来完成。在设计时应精确计算电容的取值,确保磁通复位,二极管选用超快速恢复型,同时为防止变压器磁通饱和,在次级电路中采用直流隔离电容c8。磁性材料选用日本tdk公司的pc40。

3 实验结果

在实验过程中,进行了多次严酷环境下的老化实验,结果表明,该设计方案是可靠的,变换器的各项参数如下:

输入电压:(40~60)v;

输入电流:5a(满载时);

输出电压:24v;

电压调整率:0.02%(40~60)v输入时;

额定输出功率:200w;

峰值功率:400w;

效率:92%。

4 结语

该设计方案采用了独特的正激拓朴结构,从原理上提高了dc/dc变换器的效率,经过长时间的老化和各种恶劣环境下的实验,证明该设计方案是可行的。

作者:西安交通大学 王 鹤 杨 宏(西安710049) 来源:《电源技术应用》

摘要:介绍一种特殊的单端正激dc/dc变换器,该变换器具有较高的功率传输效率和较大的功率输出。 关键词:单端正激变换器 高效

1 引言

dc/dc变换器广泛应用于通信、计算机及汽车等领域,近年来dc/dc变换器技术有了很大的发展,重点是研究高效、高功率输出、结构简单和价廉的变换器。

本文介绍一种特殊的单端正激200w48v/24v变换器,由于电路的特殊结构,该变换器具有稳定性好、效率高、功率密度高等优点。

2 电路设计

该dc/dc变换器的控制电路选用tl494,它是一种性能优良、功能齐全的集成控制器,功能框图如图1所示,主要管脚功能如下:

12脚:接电源正端,电压范围7v~40v。

7脚:公共负端。

14脚:输出5v基准电压。

6脚:外接定时电阻rt,常取数kω以上。

5脚:外接定时电容ct,产生锯齿波电压送比较器和死区时间比较器,振荡频率为

f=1/rtct

4脚:死区时间控制,输入直流电压(0~4)v,控制tl494输出脉冲的占空比=0.45~0,在此基础上,占空比还受反馈信号控制,4脚还常用作软起动控制端,使输出脉冲宽度由0逐渐达到设计值。

13脚:输出方式控制,当u13=0时,用于驱动单端电路。

tl494的内部包含两个相同的误差放大器,它们的输出端经二极管隔离后送至比较器的同相端,与反相端的锯齿电压相比较,并决定输出电压的宽度,调宽过程可由3脚上的电压来控制,也可分别经误差放大器进行控制。两个放大器独立使用,用于反馈电压和过流保护,3脚接rc网络,提高整个电路的稳定性。完整电路原理如图2所示。

输出电压uo经r1和r2分压后加到1脚,当uo变化时,误差放大器1的输出电压随之改变,即与锯齿波电压的比较电平发生改变,比较器输出的脉冲宽度改变,通过tl494输出的驱动脉冲改变开关管的导通时间,从而实现调宽稳压的目的。基准电压(14脚)另一路通过r9和r10分压后加到误差放大器的反相端15脚,同相端16脚接过流保护电阻r12的一端,当输出电流超过20a时,误差放大器2输出高电平,随之使开关管的导通时间变短,关断输出。

另外,为了提高整个电路的功率传输效率,该单端正激变换器未采用加去磁绕组的方案,去磁由接到变压器t次级电路的二极管、电容来完成。在设计时应精确计算电容的取值,确保磁通复位,二极管选用超快速恢复型,同时为防止变压器磁通饱和,在次级电路中采用直流隔离电容c8。磁性材料选用日本tdk公司的pc40。

3 实验结果

在实验过程中,进行了多次严酷环境下的老化实验,结果表明,该设计方案是可靠的,变换器的各项参数如下:

输入电压:(40~60)v;

输入电流:5a(满载时);

输出电压:24v;

电压调整率:0.02%(40~60)v输入时;

额定输出功率:200w;

峰值功率:400w;

效率:92%。

4 结语

该设计方案采用了独特的正激拓朴结构,从原理上提高了dc/dc变换器的效率,经过长时间的老化和各种恶劣环境下的实验,证明该设计方案是可行的。

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