摘要：主电路采用全桥变换拓扑形式，控制电路以uc3825集成控制芯片为核心设计了36v/30a镍氢电池充电电源。为满足充电特性的要求，设计了恒压限流电路及pi调节电路，从而提高了电源的稳态性能和动态性能。设计的过流、过压保护电路，有效地提高了电源的可靠性。

关键词：pi调节；恒压限流；过流过压保护；斜波补偿

引言

高频开关电源由于具有更高的效率、更小的体积和重量以及更快的动态响应，而被广泛地应用在各种领域。镍氢电池是性能优异的绿色环保产品，是电池发展的新潮流，需求前景十分看好。本文介绍的充电电源就是针对一种机器人使用的大容量镍氢电池设计的，具体要求如下：

输入电压 ac 220（1±10％）v，50hz（45～60hz）；

输出电压 dc 36v；

输出电流 30a；

最大输出功率 1080w；

效率 >85％；

负载调整率 <±0.5％。

为满足设计要求，功率管选用mosfet，基于峰值电流控制模式，设计了36v/30a全桥拓扑结构镍氢电池充电电源。

1 主电路和驱动电路

主电路设计中，首先要确定主电路的拓扑形式。因为全桥结构功率管电压应力较小，因此采取该拓扑形式。此外，为防止合闸时电流冲击，设计了合闸电流限制电路。为使功率管可靠地工作，驱动电路必须有良好的驱动能力。

1.1 主电路拓扑

主电路如图1所示，功率开关管s1～s4组成逆变桥，s1、s4和s2、s3由驱动电路以pwm方式控制而交替通断,将直流输入电压vdc变换成高频方波交流电压。变压器副边电压经全桥整流、lf及cf滤波后，输出稳定的直流电压。

由于s1、s4和s2、s3的导通时间不可能完全一致，因此变压器会出现偏磁现象，致使铁心饱和，破坏了电路的正常工作，甚至引发故障。为此在高频变压器一次侧串入隔直电容c，以防止偏磁现象的发生。c值由式（1）决定。

式中：lf输出滤波电感；

n是变压器原副边匝数比；

fs是功率管的开关频率。

当一组功率管（例如s1和s4）导通时,截止功率管（s2和s3）上施加的电压为输入电压vdc。为减小功率管上的电压应力，改善开关管的工作环境，在每个开关管上并联了rc关断缓冲电路，限制了开关管的电压上升率dv/dt，改变了其关断时的开关轨迹，确保了功率管在其反偏安全工作区运行。功率管的关断损耗大部分转移到缓冲电路中，改善了其工作环境。缓冲电路r及c参数的选择，应保证在功率管开通过程中，c放电完毕，一般取rc=（1/3～1/5）ton（ton为功率管的开通时间）。

1.2 合闸电流限制电路

合闸冲击电流限制电路，采用限流电阻与scr并联电路。合闸时，输入电压经过限流电阻向滤波电容充电。当电容电压到达一定值时，逆变电路开始工作。在高频变压器上附加绕组输出电压经整流后，输出控制信号，触发scr的导通，限流电阻被短接。此种限流电路结构简单，并且即时响应，没有延时。限流电阻值太小，合闸时电流过大，电阻消耗功率很大；限流电阻值太大，充电缓慢。一般情况下，限流电阻的阻值应能保证合闸电流为电路稳定工作电流的8～10倍。

1.3 驱动电路

驱动电路采用变压器耦合的驱动方式，变压器副边接成互补推挽功率放