场效应管的选择和计算

1、一个车载开关电源设计具体实例由于开关电源技术的不断发展,开关电源被应用到越来越广泛的领域中。不但要求电源输出电压种类多元化,输入电压也多种多样,尤其直流输入电压范围比较广泛,本文设计了一种应用在列车上的电源。要求输入电压为DC24V±20%V,输出电压为DC110V,电流为3A。输入电压由外部电源提供,同时具有外接蓄电池功能。当(外部DC24V输入正常时,由向电源供电,同时向蓄电池充电,并提供LED 指示,当输入 欠压(21V、过压(30V时由(蓄 图1供电电路原理图 当外部电压高于(3有电流流过,导通比较器1脚为低电平,灯灭灯 供电的 的7脚输出高电平,即比较器3脚灯灯通过光耦向提

2、供基极电流,同时为外接蓄电池提供了一个电子开关。的 处于导通状态,光耦的光敏三极管的CE段被拉至低电平,控制继电器不工作此时灯亮灯灭当外部电压低于21V时,比较器3脚截止导通,继电器 工作,灯灭灯亮 、栅极加倒相的对称激励脉冲信号,激励电压使导通,截止,则输入电源通 过、及上的电压为2E。当激励信号消失时,两管均 截止,每管承受的电压为E。同理,激励电压使导通,截止,电源通过、及变压器次级回路向负载供电。在这期间施加于截止管T1上的电压也为2E。当激励信号消失时,两管又都截止,每管承受的电压为E。在上述两个过程中,输出变压器次级绕组的电压方向相反,输入直流电压变成了矩形波交流电压,完成了逆变任

3、务。 图2推挽变换电路原理图功率开关管的选择主要是耐压和集电极电流。1、耐压的选择 功率场效应管漏源击穿电压随推挽电路功率开关管漏、源极间的电压应为二倍输入最高直流电压与干扰尖峰电压之和,即 为最高直流电压的(2030%,所以 =6 选用的 。漏 考虑功率开关管导通时间占空比,将计算的增附:IRFP150 主要参数 主变压器的设计是变换器中比较重要的一部分,主要是选取变压器铁心,计算绕组匝数,确定导线直径。1、变压器铁心的选取变压器由于工作在高频下,铁心损耗大,所以选用价格便宜、装配方便的铁氧体铁心。在选择铁心结构时,应考虑铁心漏磁小,变压器绕制、维护方便。有利于散热等条件。在低电压大电流的变

4、换器中,变压器绕组电流很大,导线粗不易绕制。这里采用EI型。根据变压器次级功率确定铁心尺寸,根据变压器工作频率和效率选取铁心材料,两者综合确定铁心型号。 铁心尺寸表 式中为 为 为 脉为变换器工作频率 B对于他激电路来说,为工作磁感强度,取 为导线电流密度,一般为(24,。 为 为铁心占空系数,铁氧体取1。变压器次级功率与负载要求直流功率、整流滤波电路损耗功率的关系为: ,便的的值,再根 据确确 一个工作周期脉宽T= 。设, 考虑损耗,取, 初选EI-50型铁氧体铁心,查得: 铁心面积=2 =2 =5 实际铁心的(5大 ,然确定次级绕组匝数。 初级绕组匝数:=(匝 取匝 = =(匝 取匝 为

5、为 、分为 为整流电路输出是断续直流,所以采用电感、电容滤波电路,将输出杂音电压降低到最低水平,以满足负载的要求。由于变换器有滤波电路,所以通过整流管的电流要考虑电感电流的影响。因此,对不同的滤波电路,整流管的选择方法不同。在双端逆变全波整流电路中,电感滤波有续流二极管的情况,必须考虑电感续流的影响,同时还考虑死负载电流。所以通过整流管的电流,等于滤波电感电流的最大值与死负载电流之和,简单起见,在滤波电感未确定前,通过整流管的电流按(1.11.2考虑,这里取1.2。即: 1.2= 1.2 3 = 3.6(A加在整流二极管上反峰值电压为变压器次级电压最大值的二倍,在考虑瞬间冲击电压的影响,需增加

6、30%左右的富余量。在实际中,变压器输出电压不高(几伏或几十伏时,大约按负载电压的(3.54被选择整流二极管的耐压。输出110V的电源常规要求最大输出电压为121V计算,这里选负载最大电压的四倍。 即:=(V 图3控制电路原理图SG3525A的11脚和14脚交替输出脉冲驱动MOSFET管,各管脚功能如下: 脚1,2(, 、决定。 脚5,6(,的放电。 脚8(SS软起动,8脚可外接软起动电容。该电容由内部的的 集电极电压。脚15(电压输入,最大输入电压40V,当输入电压低于8V时,集成块内部电路锁定。 脚16(50mV。本文介绍了由SG3525A芯片作为控制电路的推挽变换电路的工作原理,推挽变换电路在一个周期里,变压器铁心的B-H磁化曲线工作在一、三象限,没有直流磁化现象,铁心利用率比较充分。高频变压器初级绕组直接施加输入电源电压E。两个绕组轮流工作,输出功率较大。此外,两个功率开关管的发射极相连,两组基极驱动电路之间无需绝缘,控制电路可以简化。参考文献