宽范围全闭环推挽式电源的设计

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1、宽范围全闭环推挽式电源的设计（航天长峰朝阳电源有限公司辽宁朝阳122000）摘要：研制高效率、宽范围输入的电源产品是当前电源技术的主要发展方向，该技术主要应用于太阳能电池板、铅酸蓄电池、锂离子电池等供电的逆变电源系统，对提高系统的可靠性A有重要的意义。木文基于全闭环推挽式电源的设计要点、功能和原理进行了分析，实际应用表明，全闭环推挽式电源效率高、输入范围宽、性能稳定、可靠，应用广泛。关键词：高效率、宽范围输入；设计要点；功能和原理；应用。近年来，随着科技的发展，各行业对太阳能电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等的应用越来越广泛，对其供电系统也有了更高的要

2、求，从输入供电范围,电源产品的效率以及电源的环境适应性等方面都提出了只体要求。而传统的电源产品设计通常采用硬开关式推挽电路，两级式串联结构，前级的隔离升压电路由电池供电，工作在低压大电流状态，效率较低，因此，研究如何提高前级电路的转换效率是非常重要的。1全闭环推挽式电源的设计要点木文介绍了一款高效率、宽范围输入电源，其中主变换电路采用一种宽范围全闭环高效推挽升压电路形式，该电路可实现较宽的输入电压范围内全闭环输出稳压，并实现开关管的软开关。该电路的特点是：谐振电感与谐振电容组成第二谐振网络，使开关管零电流关闭，能将低压直流电高效转换为高精度的高压直

3、流电。2电源电路组成、功能及原理分析2.1功率电路2.1.1功率电路组成功率电路由输入电容、输入电感、开关管、谐振电容、谐振电感、升压变压器、整流桥和输出电容组成。2.1.2功率电路各组成部分功能1）输入电容：对输入的直流电压进行滤波并储能；2）输入电感：一是对输入浪涌电流进行抑制；二是与开关管漏源极结电容组成第一谐振网络，使开关管实现零电流关闭；3）谐振电感与谐振电容：组成第二谐振网络，使开关管零电流关闭，开关管采用两只高速MOS管以降低关断损耗；4）升压变压器:为高频铁氧体功率变压器，实现交流电压的生压转换。5）整流桥和输出电容：共同组成输出整

4、流滤波网络，可将交流信号转换成脉动的直流信号。6）开关管：模块的开关管控制信号采用交替式控制信号分别控制两个开关管，每个开关管的控制信号的占空比最大不超过0.5。当输入电压变化时，控制电路通过电压反馈调节控制信号的占空比实现输出稳压。为实现开关管零电压开通，必须保证控制信号的死区吋间正好等于开关管漏源极问寄生电容充放电所需吋间，为实现开关管零电流关闭，必须保证谐振周期为开关周期的两倍，这样使开关管在较宽的输入电压范围内实现软开关。2.1.3功率电路原理分析功率电路原理图见图1。输入电压为24V，范围18〜36V,输出电压360V,功率1000W。图

5、中Cin为输入电容，L为输入电感，开关管选择FQA90N15,电感L与开关管FQA90N15的结电容Cl、C2组成第一谐振网络，Cl、C2的容值为1400pF,L取5μH，谐振周期为24nS/凋节U1的11脚电阻Rd，使死区吋间为24nS,以满足开关管ZVS条件,谐振电感Lr与谐振电容Cr组成第二谐振网络，开关周期为20μS，谐振周期应设定为两倍开关周期，谐振电感Lr取谐振电容Cr取25pF，以满足开关管ZCS条件。Tr为升压变压器，D1〜D4组成输出整流桥，Cout为输出滤波电容。模块在满载1000W的情况下，在整个输入范围18〜36

6、V内的转换效率最低为92.6%,最高为93.2%,实现了全范围ZVS+ZCS软开关。图1电源功率电路原理图2.2控制电路2.2.1控制电路组成及原理分析控制电路组成及原理图见图2。图中U1为控制芯片SG3526。SG3526是一款专用于开关电源的双端驱动控制芯片。将控制芯片的吋钟频率设置为lOOKHz,则开关管的驱动信号频率为时钟频率的一半50KHz，折算成周期为20μSuUl的11脚外接一支电阻Rd,调节苏阻值就可以得到相应的死区吋问。使死区时间正好等于开关管漏源极结电容充放电所需吋间。使开关管实现ZVS。图2电源控制电路原理图输出电压经R

7、4和R5分压后，由U3（比较器）与给定基准电压比较控制U2（光耦），从而控制U1的2脚电压。U1的2脚为PWM运算控制器的反相输入端，与1脚比较后调节PWM的占空比，从而达到控制输出电压的B的。2.2.2控制电路工作过程波形图图3为模块的工作过程波形图，其软开关过程如下：模式1:[O,tl】Ql在零电压下导通，通过Lr、Cr谐振，当流经Q1的电流谐振到零吋，Q1实现零电流关断；模式2:[tl,t2】Ql关断而Q2还未导通时，通过输入电感L流经变压器剩余的激磁电流，使C1充电至2Vin、同时C2上的电压放电到零；模式3:[t2,t3】Q2在零电压下导

8、通，通过Lr、Cr的谐振，当流经Q2的电流谐振到零时，Q2实现零电流关断；模式4:[t3,t4】Q2关断而Q1还未导通，通