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输出220V的支流车用推挽逆变电源原理

2016-01-13 09:13 来源:电源网综合 编辑:铃铛

现代人的出行离不开汽车,近年来传统汽车在科技的影响下衍生出越来越多的功能,这就对汽车用逆变电源设备提出了新的要求。本文将为大家介绍一种适用于汽车的220V整流逆变电源方案,快随小编来一起看一看吧。

汽车电池在运行的过程需要不同的电流进行支持,随着功率等级的增加,所需要电源的型式越来越多,包括交流电源和直流电源。这些电源均需要采用开关变换器将蓄电池提供的+12VDC或+24VDC的直流电压经过DC-DC变换器提升为+220VDC或+240VDC,后级再经过DC-AC变换器转换为工频交流电源或变频调压电源。

4-1
图1

对于前级DC-DC变换器,又包括高频DC-AC逆变部分、高频变压器和AC-DC整流部分,不同的组合适应不同的输出功率等级,变换性能也有所不同。推挽逆变电路以其结构简单、变压器磁芯利用率高等优点得到了广泛应用,尤其是在低压大电流输入的中小功率场合;同时全桥整流电路也具有电压利用率高、支持输出功率较高等特点。

该方案在推挽逆变-高频变压器-全桥整流设计的基础上,进一步设计了24VDC输出-220VDC输出、额定输出功率600W的DC-DC变换器,并采用AP法设计相应的推挽变压器。


推挽逆变的工作原理

图2给出了推挽逆变-高频变压-$全桥整流DC-DC变换器的基本电路拓扑。通过控制两个开关管S1和S2以相同的开关频率交替导通,且每个开关管的占空比d均小于50%,留出一定死区时间以避免S1和S2同时导通。由前级推挽逆变将输入直流低电压逆变为交流高频低电压,送至高频变压器原边,并通过变压器耦合,在副边得到交流高频高电压,再经过由反向快速恢复二极管FRD构成的全桥整流、滤波后得到所期望的直流高电压。由于开关管可承受的反压最小为两倍的输入电压,即2UI,而电流则是额定电流,所以,推挽电路一般用在输入电压较低的中小功率场合。

4-2
图2方案设计总体拓扑电路图

当S1开通时,其漏源电压uDS1只是一个开关管的导通压降,在理想情况下可假定uDS1=0,而此时由于在绕组中会产生一个感应电压,并且根据变压器初级绕组的同名端关系,该感应电压也会叠加到关断的S2上,从而使S2在关断时承受的电压是输入电压与感应电压之和约为2UI.在实际中,变压器的漏感会产生很大的尖峰电压加在S2两端,从而引起大的关断损耗,变换器的效率因受变压器漏感的限制,不是很高。在S1和S2的漏极之间接上RC缓冲电路,也称为吸收电路,用来抑制尖峰电压的产生。并且为了给能量回馈提供反馈回路,在S1和S2两端都反并联上续流二极管FWD。

本文介绍了一种专为汽车电池逆变电源进行设计的方案,该方案提供一种220V的输出,能够满足大部分汽车对于逆变的需求,并在文中对推挽逆变的工作过程进行了详细的解释,希望大家在阅读过本文之后能够对文中的内容有进一步深入的了解。

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