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一种车载开关电源的设计
发布时间:2016-10-16 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]- 0 引言
由于开关电源技术的不断发展，开关电源被应用到越模压电感来越广泛的领域中。不但要求电源输出电压种类多元化，输入电压也多种多样，尤其直流输入电压范围比较广泛，本文设计了一种应用在列车上的电源。
1 主电路工作原理与设计
1．1 供电电路
该电源供电电路原理图如图1所示。
要求输入电压为DC 24(1±20％)V，输出电压为DC 110V，电流为3A。输入电压由外部电源提供，一体电感器同时具有外接蓄电池功能。当V1(外部DC24V)输入正常时，由V1向电源供电，同时V1向蓄电池充电，并提供LED指示，当V1输入欠压(≤21V)、过压(≥30V)时由V2(蓄电池)向电源供电并提供LED指示。当蓄电池≤21V时切换到外部24V供电，并提供LED指示。
当外部电压V1高于VZ1(30V)时，Z1电流流过，T3导通比较器T4A脚1为低电平，LED1灯灭，LED2灯亮。由外接蓄电池V2供电。当外界蓄电池电压降至21V时，比较器T4B的脚6电压低于脚52．5V基准，比较器T4B的脚7输出高电平，即比较器T4A脚3电压高于脚2电压，即脚1为高电平，此时LED1灯亮，LED2灯灭，由外部电源供电。
正常供电时外部电压V1通过光耦向T1提供基极电流，同时为外接蓄电池提供了一个电子开关。T4A的脚1为高电平，T2处于导通状态，光耦的光敏三极管的CE段被拉至低电平，控制继电器不工作此时LED1灯亮，LED2灯灭。
当外部电压V1低于21V时，比较器T4A脚3电压低于脚2的2．5V基准。脚1输出为低电平，T2截止，T1导通，继电器工作，LED1灯灭，LED2灯亮。
由于输入电压较低，而负载较重所以采用推挽式变换电路。因为推挽电路比半桥、全桥电路功率开关管承受的电压高一倍，推挽功率开关管的电流减小一倍，管子损耗小。
1．2 推挽变换器基本工作原理
推挽式逆变电路分共射极、共基极、共集电极三种类型。由于共射极电路变压器体积小，效率高，应用最广，所以采用共射极电路。
推挽电路如图2所示，S1、S2栅极加倒相的对称激励脉冲信号，激励电压UG1使S1导通，S2截止，则输入电源通过S1、NP1及变压器次级回路向负载供电。在这期间施加于截止管S2上的电压为2E。当激励信号消失时，两管均截止，每管承受的电压为E。同理，激励电压UG2使S2导通，S1截止，电源通过S2、NP2及变压器次级回路向负载供电。在这期间施加于截止管S1上的电压也为2E。当激励信号消失时，两管又都截止，每管承受的电压为E。在上述两个过程中，输出变压器T副边绕组的电压方向相反，输入直流电压变成了矩形波交流电压，完成了逆变任务。
2 设计内容和方法
2．1 功率开关管的选择和计算
功率开关管的选择主要是耐压和集电极电流等参数。
2．1．1 耐压的选择
功率场效应管漏源击穿电压BVDS随温度而变化，结温上升，耐压值也上升。而双极型晶体管相反，故选用功率场效应管。在实际一体成型贴片电感选择功率开关管的耐压时，要考虑电压波动，干扰尖电感厂家峰电压等影响，以防止二次击穿。
推挽电路功率开关管漏、源极间的电压应为二倍输入最高直流电压与干扰尖峰电压之和，即
其中：Emax=30V；
通常考虑干扰尖峰电压Ur为最高直流电压的(20～30)％，所以
Ur=6V～9V。
则Uds=2Emax+Ur=2×30+9≈69V
选用BVDSO≥69V的场效应管即可。
2．1．2 电流的选择
电流的选择决定于功率开关管的功耗和发热，所以通过开关管漏极最大电流应小于其极限参数IDM。漏极电流应根据负载要求的直流功率，导通的时间及效率来确定。在选择功率开关管时，电路中有些参数，如效率、导通时间、截止时间是未知的，对于未知量可以估算或假定。
推挽变换电路的电流为
式中：0．7～0．9为变压器效率，这里取0．8。
考虑功率开关管导通时间占空比，将计算的Idmax增大(10～30)％，最大值为25．53A，这里取IRFP150。DC/DC变换器并联均流技术（三）3 其他均流法有源法如外加控制器法、平均法和主从法，这些方法均需要均流母线，均流母线的存在对系统稳定性有影响且加大了控制回路的设计。解决的途径有2 种，一种是采用无均流线控制，另一种则是改善均流信号获
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