450W 多路DC/ DC变换器设计

　1 概述

　　450W多路DC/ DC 变换器是一种直流变换开关电源，其输入电压为直流27V ,电源输出分别为直流±20V 10A 和5V 10A 三种不同的类型，其中电源的输入与输出隔离，且输出电源的±20V 和5V 不共地，这样可以防止共地带来的干扰。 该电源具有输出稳压精度高和纹波小等优点。

　　开关电源PWM 变换器主电路拓扑形式有boost 变换器、buck 变换器、buck2boost 变换器和Cuk 变换器，在此基础上，有带隔离变压器的各种DC2DC 变换器拓扑，如单端正激或单端反激变换器，全桥变换器，半桥变换器，推挽式变换器和Cuk 变换器等。

　　该电源主电路采用双驱动推挽变换器。 在输入电压较低时，推挽电路比半桥或全桥电路优越，因为任何时候最多只有一个开关管工作，在输出功率相同时，开关损耗较小。

　　低压双驱动推挽变换器电路原理图如图1 所示。

图1 双驱动推挽变换器电路原理

　　由于驱动电路控制，使得两个功率场效应管T1 、T2 交替导通，且二者之间有一个死区时间，即两个场效应管都关断的阶段，在此期间电感L 1 保持电流续流回路。 对于电流连续方式，输出电压由下式决定：

　　式中， V S 是输入电压， ton 是T1 或T2 的导通时间， tof f 是其关断时间， NS 和N P 分别是变压器付方和原方匝数。

　　2 脉宽调制电路设计及计算机仿真

　　PWM脉宽调制器采用S G1525 脉宽控制器， S G1525 适合于驱动功率场效应管，校正补偿环节采用PI 调节器，输出滤波电路采用π型滤波。 PI 校正补偿电路如图2 所示，其传递函数为：

图2 　PI 校正补偿电路

应用MATLAB6. 5 对5V 10A 的电源进行仿真，MATLAB 是一个功能强大的计算机仿真软件，仿真原理图如图3所示，输出电压波形曲线如图4 所示。

图3 电路原理仿真

图4 输出电压波形仿真

　　3 驱动电路设计

　　功率驱动器件选用场效应管，场效应管为场控器件，栅源极间有电容效应，因此对驱动电路要求较高。 驱动电路要保证场效应管有较小的导通和关断时间，同时为了保证场效应管可靠关断，关断时应在栅极加负压。 驱动电路采用IR2110 驱动器，驱动电路如图5 所示。