车载DC_DC开关电源的设计.pdf

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1、第19卷第3期甘肃广播电视大学学报Vol.19No.32009年9月JournalofGansuRadio&TVUniversitySept.2009车载DC-DC开关电源的设计车怀林(甘肃广播电视大学四○四厂分校，甘肃嘉峪关735100)［摘要］车载开关电源是应用于汽车上的移动电源，由蓄电池提供能量。本文设计出一种适合于车载电源系统的高频开关电源。该电源以推挽式开关变换器和UC3846为核心部件，并针对各种不同情况分别采取软启动、封锁输出脉冲等方式保护，防止冲击、过压、过流等，提高了整个系统的可靠性。［关键词］高频开关电源；推挽变换；脉宽调制［中图分类号］U463.63［

2、文献标识码］A［文章编号］1008蛳4630（2009）03蛳0048蛳03车载开关电源是将车上48V蓄电池供电转所示的C1、C2、C3、C4、C5和L004、L001组成。换为直流12V的一种电子设备，是一种DC-DC车载电源用于汽车上，有可能受到较大瞬态变换器，它与普通的通讯电源有所不同，特殊的高压，必须在输入级加上瞬态过压保护电路，由使用环境要求电源变换器能适应－25～50℃的高低图2中的压敏电阻S20K60完成此功能。同时考温环境，能防止汽车高速运转时，汽车发电机给虑到开机时，接入电源有可能有很大的浪涌电电源的浪涌和过大的冲击电流直接损坏电源。同流，必须在输入端上接

3、上一电阻来抑制浪涌，如时车载开关电源的设计受到蓄电池供电的制约，图2中的R6，当变换器正常工作后，场效应管Q2[1]不能采用低成本的线性电源。由于开关具有电的门极电流达到开通电流使Q2开通，R6两端短源效率高、体积小、质量轻等优点，应用非常广接，避免了过多的功率消耗在电阻上。在场效应泛。本文采用的是开关变换的方式。其主要工作管为IRF3205（VDSS=55VID=110ARDS(on)=是设计1台12V/10A的车载开关电源。8.0mΩ）。为避免安装时接入蓄电池极性错误，损坏变换器，故在输入级上反向并联二极管D1和148V~12V/10A车载开关电源方案D2。本文设计的车

4、载开关电源主要包括两大主1.2直流变换部分的设计体：主电路和控制电路。其系统总体框图如图1直流变换部分是开关电源的主体部分。本文[2]所示。主电路采用推挽变换器，控制芯片为设计的开关电源采用的是推挽式，Q3、Q4为功率UC3846。以下对主要电路进行设计说明。管，TR1为高频变压器，D7、D8、C14～C19、L1、L2等为高频整流电路，C10、R4为开关管的缓冲回路。Q7～Q10为场效应管驱动电路。图1开关电源系统框图1.1输入电路设计在DC/DC变换中，开关管的电流、电压值的快速上升下降，电感电压、电容的电流也迅速变[3]化，这些都构成电磁干扰源（EMI）。为了减少干扰

5、，所以需要在电源的输入端加滤波器。由图2收稿日期：2009蛳06蛳03作者简介：车怀林（1970蛳），男，甘肃陇西人，讲师，主要从事物理学课程的教学。2009年9月车怀林：车载DC-DC开关电源的设计49因此电流测定信号输入的最高电压应低于1.2V。反馈回路是稳定电压的一个重要组成部分，其基本的工作原理是：在控制电路中，反馈补偿输入的给定信号由稳压环和限流环给出，稳压环的作用是根据输出电压的给定值，调节输出电压保持恒定。当电流没有达到限流值时，稳压环起作用，当电流达到限流值时不起作用。由限流环调节开关电源的输出电流，使输出电流保持在给定值。限流值应是开关电源可以保持输出的最

6、大电流值，其值要比过流保护的给定值小。电阻R27和R29、VR2、R31对输出电压进行取样，然后与参考电压VREF4进行比较，运放图2输入电路与主电路部分U4B（LM2904N）将误差信号进行PI调节。当输出1.3开关电源控制电路的硬件设计电压过高时，运放输出端也变大，二极管D12导控制电路采用UC3846，它是一种双端输出通，三极管Q6流过电流变大，则光耦器件DT2的的电流控制型脉宽调制器芯片[4]，其引出的脚1二极管发光强度变强，则光耦器件上三极管上流为限流电平设置端；脚2为基准电压输出端；脚3过的电流变大，则输入到芯片UC3846的误差放为电流检测放大器的反相输入端；

7、脚4为电流检大器反馈补偿端电流变大，芯片输出端的脉宽将测放大器的同相输入端；脚5为误差放大器的同变短。使输出电压降低。这样即达到了输出电压相输入端；脚6为误差放大器的反相输入端；脚7稳定的效果。为误差放大器反馈补偿；脚8为振荡器的外接电容端；脚9为振荡器的外接电阻端；脚10为同步端；脚11为PWM脉冲的A输出端；脚12为地；脚13为集电极电源端；脚14为PWM脉冲的B输出端；脚15为控制电源输入端；脚16为关闭端。UC3846通过一个放大倍数为3的电流测定放大器（其输入电压必须高于1.2V）来获得电感电流或开关电流