新闻中心

EEPW首页 > 电源与新能源 > 设计应用 > 两级宽输入DC/DC变换器设计与建模分析

两级宽输入DC/DC变换器设计与建模分析

作者:时间:2012-04-06来源:网络收藏

摘要:宽功率器件承受电压应力变化范围大,增加了电路损耗,减小了使用寿命。两级式能够减小电路中功率器件的电压应力,但控制较为复杂。此处研究了一种电流控制型双Buck级联形式的宽开关电源,仅对后级电路进行闭环控制,简化了控制,有效减小了电路体积。建立了电路传递函数模型,讨论了电路的稳态特性及动态特性,进行了电路的稳定性,并通过仿真与实验,证明了电路具有良好的动态性能和输出稳定性,从而验证了方案的可行性。
关键词:;宽;开关电源;传递函数

1 引言
随着开关电源在各行业的广泛应用,对/DC变换器的需求已经成为衡量经济发展的一个标识。对于单级变换器而言,由于输出电压一定,在不同输入电压情况下电路中半导体器件两端的脉宽波形具有很大差异。输入电压越高,开关管导通时间越短,其在关断期间承受的电压越高,而电路中的整流二极管则会在开关管导通期间承受高压窄脉冲,流过开关器件的电流平均值不变,有效值增加,导致开关管、整流管、滤波电容及其他器件的温度急剧上升,开关管导通损耗大,变换器效率下降,甚至引起永久性损坏。而两级式DC/DC变换器各级的输入、输出电压之差都小于单级DC/DC变换器的输入、输出电压之差,能够减轻单级变换器在宽电压范围工作时所承受的负担,大大增强了其对宽范围电压输入的适应能力。然而两级式变换器体积大,控制较为复杂,且电路的稳定性较差。
此处的两级Buck宽输入DC/DC变换器具有两级式变换器的优点,减小了输出电流较大时功率器件的开关损耗。采取了前级开环、后级闭环的控制策略,并通过补偿网络提高了系统的稳定性。变换器具有效率高、控制简单、系统稳定性高、适应输入电压范围宽等优点。

2 宽输入变换器拓扑介绍
双Buck级联宽输入DC/DC变换器主电路拓扑如图1所示,满载时变换器工作在持续电流模式下,输入电压范围为19~150 V,闭环工作时输出电压为30 V,最大输出功率为500 W。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/177599.htm

a.JPG


Uin,Ug,Uo为变换器的输入电压、前级Buck电路输出电压和变换器的输出电压,VS1和VS2,VD1和VD2,L1和L2为前、后级Buck电路的开关功率管、续流二极管和电感,iL1和iL2为流过L1和L2的电流,Ro为等效负载电阻,Io为负载电流。Gvd1(s),Gvd2(s)分别为前、后级电路的控制,输出传递函数,Gm(s)为PWM传递函数,Gc(s)为电压控制器传递函数,H(s)为电压采样网络传递函数,D1为前级占空比。

b.JPG


电路在不同输入电压范围下的工作情况如表1所示。在30~75 V电压范围内,仅后级Buck电路工作,此时输出功率Po=500 W,Uin=Ug,Uo=30 V,VS2占空比D2为0.4~1,开关频率fs2=100 kHz,最大输出电流Iomax=Po/Uo=16.7A。


上一页 1 2 3 4 下一页

评论


相关推荐

技术专区

关闭