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基于SG3525电压调节芯片的PWM Buck三电平变换器

作者:时间:2011-03-20来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179385.htm

3 实验结果和分析

为验证 的控制可行性,选择合适的器件参数对电路进行了实验验证。输入为DC90~180V,输出为DC48V,额定输出电流为4A,开关频率为50kHz。

图6所示的即为 的实验波形。

(a)ch1-死区波形;ch2-vgs1;ch3-vgs2

(b)ch4-vcd;ch2-vgs1;ch1-vds1

(c)ch1-vds2;ch2-vgs2;ch3-vab;ch4-vds1

(d)ch1-Io;ch2-Vo

图6 实验结果

从图6中可以看出,采用来实现PWM Buck三电平变换器的控制是可行的。

图6(a)中,SG3525的两路输出vgs1vgs2的最大占空比约为48.5%。死区时间可以根据电路需要任意。在PWM Buck三电平变换器中,开关频率为50kHz,从图中可以看出驱动信号的频率即为所需。要实现对驱动信号频率的也变得非常简单,只需要SG3525的振荡器频率即可。

图6(b)中,输入Vin为DC120V,恒流电子Io负载为4A。vcd为隔直电容Cb两端的电压波形,其平均值为Vin/2,即为输入电压的一半。实验中,vcd的波形有微小的尖峰。这是由开关管S2的开通和关断所引起的。vgs1为开关管S1的驱动波形。vds1为开关管S1工作时的漏源极电压波形,开通及关断时刻没有大的尖峰,对开关管而言是比较理想的波形。

图6(c)中,输入电压Vin为DC 120V,恒流电子负载Io为4A。由vds1vds2的波形可以明显看出两个开关管的工作情况:开关管S1和S2互补导通,而且有共同关断的时段,此间由二极管D1和D2续流,很好地验证了本文中所分析的4个模态的工作情况。vgs2即为开关管S2的驱动波形。vab为三电平波形,可见其频率为开关频率的2倍。从而大大减小了滤波元件的大小。文献[3][4]详细分析了一类零电压零电流开关复合式全桥三电平DC/DC变换器,该变换器的输出整流电压高频交流分量很小,可以减小输出滤波器,改善变换器的动态性能;同时其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器。文献[1]详细论述了Buck三电平变换器和传统的Buck变换器中滤波器的参数设计的分析和比较。

图6(d)中,输入电压为DC 120V。图中示意了恒流电子负载Io从2A跳变到4A时,输出电压Vo的瞬态响应曲线。可以看出该PWM Buck三电平变换器电路的抗负载扰动能力比较强,可以较快地稳定在额定输出的电压值Vo=48V上。

4 结语

本文首先简要论述了三电平变换器拓扑的推导过程;接着介绍了Buck三电平变换器的主电路拓扑及其在占空比小于50%时的4个工作模态。详细分析了如何电压调节SG3525来实现PWM Buck三电平变换器的控制。最后用实验证明了基于SG3525来实现对PWM Buck三电平变换器的控制是行之有效的,可以大大减小由分立元件实现所带来的三电平波形不对称的问题,方法简单。同样,基于SG3525的电压控制方法可以推广到其它非隔离型的PWM三电平变换器中。

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