超宽范围输入电压Buck变换器设计.pdf

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1、第45卷第9期电力电子技术Vo1．45，No．92011年9月PowerElectronicsSeptember2011超宽范围输入电压Buck变换器设计熊才伟，朱永亮(中国电子科技集团公司第14研究所，江苏南京210039)摘要：针对风力发电中DC／DC模块电源高可靠性、超宽输入电压范围、高效率、高功率密度的要求。设计了单级Buck变换器，采用UC2843芯片为控制核心及峰值电流控制模式，并加入斜坡补偿技术，满足超宽输入电压范围内电源的稳定；改进了保护电路，使电源能具备长时间短路并可自动恢复及过温、输入过／欠压等保护功能，提高了电源可靠性。最后通过样机的设计，满足了各种指标要求，验证了此电源

2、模块设计的正确性。关键词：变换器；超宽范围；峰值电流控制；短路保护中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)09—0058—03DesignofBuckConverterWithUltraWideInputVoltageRangeXIONGCai—wei，ZHUYong—liang(No．14NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039，China)Abstract：Astotherequirementofhighreliability，ultrawideinputvoltageran

3、ge，highpowerdensityandhigheffi—ciencyintheDC／DCpowermoduleusedinwindpowersystem，asinglestageBuckconverterwhichusingtheUC2843，peakcurrentcontrolmodeandslopecompensationtoensurethestablestateofthepowerisdesignedintheultrawideinputvoltagerange．Meanwhile，thedesignraisesthereliabilityofthispowermodulebyi

4、mprovingthepro—tectcircuits，likelongertimeshortcircuit，abilityofserf—recovery，overtemperatureprotectionandinputovervoltage／undervoltageprotection．Atlast，thetestofsamplemodulemeetsallneedsofthepowersupply，provingthecorect—nessofthisdesign．Keywords：converter；ultrawiderange；peakcurrentcontrol；shortcirc

5、uitprotection1引言2Buck变换器控制回路设计风力发电的变桨电机制动系统中需要一种可2．1控制方式的确定靠的模块电源，它要求：①高效率的蓄电池输入；一般Buck电路中，较常使用的控制方式为电②28～160V超宽输入直流电压范围：③高功率密压型和峰值电流型。在仅电压环形成闭环控制的度，输出为24V／13A，体积要求90x64x26mm。；电压型PWM控制方式中。由于LC滤波器中存在④高可靠性，适用于海边等恶劣环境。由于输入电电感．导致了180。相移和40dB／dec的增益衰减．压变化范围很宽(1：6)，最低输入与输出电压差值导致电压模式环路不易稳定。特别是对于电源要小(占空比达90

6、％)，且为了保证因变桨电机频繁求的宽范围输入电压条件。而在输出电感峰值电起停而导致负载突变时的电源稳定，通常采用两流内环和电压外环的电流模式控制方式中．通过级变换．电压输入较低时先升压后再进行降压。但小信号分析，输出电感可视为一个恒流源，输出可采用两级变换。必然减少了效率．增大了电源的体视为一个电流源给并联的电容和负载电阻供电，故积，这与电源要求的高功率密度、高效率不符。仅造成90o相移和20dB／dec的增益衰减．使得误为提高电源效率及可靠性．在超宽范围输入差放大器的补偿简化．适应于该输入电压和负载大电压的直流稳压源的设计中．采用高频高效的单范围变化的场合。级Buck变换器及有效的控制方式满

7、足全输入电电源采用峰值电流模式的控制方式。由峰值电压及全负载范围内电源的稳定。流模式控制芯片UC2843构成PWM控制电路fl_3]。图1示出Buck主电路及控制驱动电路的原理图。图中，T1为检测开关管峰值电流的互感器，它将检测的开关管峰值电流信号比例缩小，滤波后送入定稿日期：2011—05—23作者简介：熊才伟(1985一)，男，安徽金寨人，硕士研究生UC2843的电流检测脚。此外，由于本电源的