1 概述

450W多路DC/ DC 變換器是一種直流變換開關電源，其輸入電壓為直流27V ,電源輸出分別為直流±20V 10A 和5V 10A 三種不同的類型，其中電源的輸入與輸出隔離，且輸出電源的±20V 和5V 不共地，這樣可以防止共地帶來的干擾。 該電源具有輸出穩(wěn)壓精度高和紋波小等優(yōu)點。

開關電源PWM 變換器主電路拓撲形式有boost 變換器、buck 變換器、buck2boost 變換器和Cuk 變換器，在此基礎上，有帶隔離變壓器的各種DC2DC 變換器拓撲，如單端正激或單端反激變換器，全橋變換器，半橋變換器，推挽式變換器和Cuk 變換器等。

該電源主電路采用雙驅(qū)動推挽變換器。 在輸入電壓較低時，推挽電路比半橋或全橋電路優(yōu)越，因為任何時候最多只有一個開關管工作，在輸出功率相同時，開關損耗較小。

低壓雙驅(qū)動推挽變換器電路原理圖如圖1 所示。

圖1 雙驅(qū)動推挽變換器電路原理

由于驅(qū)動電路控制，使得兩個功率場效應管T1 、T2 交替導通，且二者之間有一個死區(qū)時間，即兩個場效應管都關斷的階段，在此期間電感L 1 保持電流續(xù)流回路。 對于電流連續(xù)方式，輸出電壓由下式?jīng)Q定：

式中， V S 是輸入電壓， ton 是T1 或T2 的導通時間， tof f 是其關斷時間， NS 和N P 分別是變壓器付方和原方匝數(shù)。

2 脈寬調(diào)制電路設計及計算機仿真

PWM脈寬調(diào)制器采用S G1525 脈寬控制器， S G1525 適合于驅(qū)動功率場效應管，校正補償環(huán)節(jié)采用PI 調(diào)節(jié)器，輸出濾波電路采用π型濾波。 PI 校正補償電路如圖2 所示，其傳遞函數(shù)為：

圖2 　PI 校正補償電路

應用MATLAB6. 5 對5V 10A 的電源進行仿真，MATLAB 是一個功能強大的計算機仿真軟件，仿真原理圖如圖3所示，輸出電壓波形曲線如圖4 所示。

圖3 電路原理仿真

圖4 輸出電壓波形仿真

3 驅(qū)動電路設計

功率驅(qū)動器件選用場效應管，場效應管為場控器件，柵源極間有電容效應，因此對驅(qū)動電路要求較高。 驅(qū)動電路要保證場效應管有較小的導通和關斷時間，同時為了保證場效應管可靠關斷，關斷時應在柵極加負壓。 驅(qū)動電路采用IR2110 驅(qū)動器，驅(qū)動電路如圖5 所示。

圖5 驅(qū)動電路

4 電磁兼容性設計

電磁兼容性設計對于開關電源來說難度很大，因為開關電源主要通過高頻斬波進行能量變換，而變壓器存在漏感，要向周圍輻射電磁場。 有關電源EMC 技術(shù)指標主要有CE03 、RE02 和RS03.

對于CE03 項的達標主要通過增加濾波電路和改善電源內(nèi)部的布局來實現(xiàn)的。 解決方案為首先在電源內(nèi)部對輸入電源線和輸出部分進行物理隔離。 其次在輸入電源線上通過對超標頻率點的觀察，選擇插入損耗參數(shù)合理的濾波器，同時加入電感不斷優(yōu)化濾波器的截止頻率，這樣即可有效的抑制電源線的傳導發(fā)射。 對于RE02 項達標是通過改進電源箱體的結(jié)構(gòu)，盡量減少活動的端面，對于活動的結(jié)合面采用導電密封材料進行防電磁輻射密封來實現(xiàn)的。 RS03 項較容易解決。 改進后的CE03 、RE02 和RS03 項測試結(jié)果如圖6 ( Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) 所示。

圖6 CE03 測試曲線圖(Ⅰ)

圖6 RE02 測試曲線圖(Ⅱ)

圖6 RS03 測試曲線圖(Ⅲ)

5 結(jié) 論

450W三路輸出DC/ DC 變換器通過了高低溫試驗、濕熱試驗、振動沖擊試驗和電磁兼容性試驗，在大系統(tǒng)中經(jīng)過使用考核，該電源工作穩(wěn)定可靠，表明該DC/ DC 變換器設計合理，性能良好，滿足設計要求。[!--empirenews.page--]