低压大电流直直变换器的设计

3 电路的设计

3.1 主电路的设计

开关电源的主电路拓扑结构如图2所示，详细参数如下：输入电压为12(1±10％)V，输 出电压为24V，输出电流为12A，工作频率为33kHz。主电路采用的是推挽型电路，主开关管 用的是IRFP064N,在主电路上输入端有两个1000uF／50V并联的输入滤波电容,在输入的电路 的正级接有一个2.2uH的输入滤波电感（电感取值与输出滤波电感一样）。电路中变压器的 设计跟一般变换器所用变压器设计类似，只需注意绕线方式和铜线选择，由于本变换器的电 流过大，故采用多股细线并绕的方式。

在输出端用的是同步整流技术，在低电压大电流功率变换器中，若采用传统的普通二 极管或肖特基二极管整流由于其正向导通压降大(低压硅二极管正向压降约0.7V，肖特基二 极管正向压降约0.45V，新型低电压肖特基二极管可达0.32V)，整流损耗成为变换器的主要 损耗，无法满足低电压大电流开关电源高效率，小体积的需要。MOSFET导通时的伏安特性为 一线性电阻，称为通态电阻 RDS ，低压MOSFET新器件的通态电阻很小，如： IRF2807(75V,82A)、IRL2910(100V,55A)通态电阻分别为0.013Ω、0.O26Ω，它们在通过20A 电流时，通态压降不到0.2V。另外，功率MOSFET开关时间短，输入阻抗高，这些特点使得MOSFET 成为低电压大电流功率变换器首选整流器件。

MOSFET的栅-源问的硅氧化层耐压有限，一旦 被击穿则永久损坏，所以实际上栅-源电压最大值在50-75V之间，如电压超过75V，应该在栅 极上接稳压管.并从成本综合考虑，选用IRF2807。需要特别指出的是图中MOS管做为整流 管的接法,有，有些读者可能会认为接法有误，这是由于普通的参考用书没有描述电力MOSFET的正栅压反向输出特性。实际上，电力MOSFET除需要介绍非饱和区、饱和区和截 止区外，还应考虑反向电阻区，反向电阻区与正向电阻区有相类似的沟道特性。这是由于变 压器二次侧电压为交变方波，整流管要承受反压但电力MOSFET是逆导器件，若工作在正向 电阻区将无法整流。

在电压输出部分，使用了LC滤波电路，电感电容参数是根据LC滤波中K式滤波器滤波 特性曲线及计算公式计算出来的,并在实验后做了调整。（K式滤波是指串臂阻抗和并臂阻抗 的乘积是一个不随频率变化的常数，量纲为电阻）