基于推挽變壓器的24V直流電源研究

楊書(shū)卉 馮文仙

【摘要】：本系統(tǒng)是基于推挽電路設(shè)計(jì)一款24V直流電源，首先對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案做了全面分析，然后對(duì)硬件電路中主控制電路、電壓檢測(cè)電路以及DC-DC功率變換電路展開(kāi)分析，最后介紹了本設(shè)計(jì)的主程序流程圖。

【關(guān)鍵詞】：直流電源 主控制電路 電壓檢測(cè)電路 DC-DC功率變換

設(shè)計(jì)方案分析

1.1控制芯片的選擇

本系統(tǒng)選用的控制芯片為STC12單片機(jī)，無(wú)論是STC12單片機(jī)的價(jià)格，還是芯片含有的控制指令、開(kāi)發(fā)環(huán)境以及外部電路都非常符合推挽電路開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)。此外，該芯片可以實(shí)現(xiàn)8路10位的AD采集，用于模擬電壓的采集更加精準(zhǔn)可靠。

1.2驅(qū)動(dòng)芯片

由于輸出電壓為24V，所以在選擇的驅(qū)動(dòng)芯片的工作電壓必須在30V以上，SG3525 芯片工作范圍在8-35V，滿足設(shè)計(jì)要求，并且這款芯片具有優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)能力，不僅能夠?yàn)轵?qū)動(dòng)電路提供較為穩(wěn)定的基準(zhǔn)源，還可以靈活的設(shè)置死區(qū)時(shí)間，這樣降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度系數(shù)。

1.3 功率開(kāi)關(guān)管

功率開(kāi)關(guān)管的設(shè)計(jì)需要先計(jì)算最大電流I（max），根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知輸出電壓為24V，開(kāi)關(guān)電源需要的效率n為0.9，輸出電流為4A，輸入電壓為10V-16V之間，可得：

由于推挽變壓器存在漏感，還要設(shè)計(jì)裕量，所以選擇的開(kāi)關(guān)管耐壓值應(yīng)該為最大輸出電壓的3倍左右，額定電流也要是最大電流的2倍以上，所以選用了現(xiàn)價(jià)比較高的RU190N08作為本設(shè)計(jì)的功率開(kāi)關(guān)管。

1.4整流二極管

整流二極管的設(shè)計(jì)要綜合考慮導(dǎo)通時(shí)間、導(dǎo)通電壓以及恢復(fù)時(shí)間，并輸出電壓在可承受的導(dǎo)通電壓范圍內(nèi)，可得：

式中Urd為方向電壓，n為變壓器的變比系數(shù)，輸出電壓為24V，輸入電壓為12V，所以n為 2，算的方向電壓為32V，綜合考慮選用了HER503作為該設(shè)計(jì)的整流二極管，HER503方向擊穿電壓為100V，回復(fù)時(shí)間為50nS，滿足設(shè)計(jì)要求。

1.5濾波器的設(shè)計(jì)

濾波器的設(shè)計(jì)需要計(jì)算濾波電容的容值，濾波電容的選擇會(huì)影響到輸出電壓的穩(wěn)定性，濾波電容Po可由公式：

PO=Cf（U2p-U2v）*n≈924uF

故選用35V，1000uF的鋁電解電容。

硬件電路設(shè)計(jì)

2.1主控制電路設(shè)計(jì)

主控制電路如圖1所示，控制芯片為STC12單片機(jī)，僅顯示主控制電路的部分原理圖。

2.2 功率變換電路

功率變換電路如圖2所示，可知推挽電路設(shè)計(jì)中共有兩個(gè)RU190N08，這樣一個(gè)功率開(kāi)關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，另一個(gè)則處于截止?fàn)顟B(tài)，負(fù)責(zé)正負(fù)半周期的波形放大，此外整流部分也采用參數(shù)一樣相互對(duì)稱的整流二極管，還能起到續(xù)流的作用。推挽變壓器的輸出電壓為：

UO=2Dmax*Ui*Ns/Np

2.3電壓檢測(cè)電路

本設(shè)計(jì)的電壓檢測(cè)電路如圖3所示，其中R27與R28起到分壓的作用，再經(jīng)濾波電容C38到運(yùn)放電路中，輸出電壓再和LM324比較器作比較，將結(jié)果輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，即可起到檢測(cè)電壓的作用。

【參考文獻(xiàn)】：

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姓名：楊書(shū)卉 出生年月：1997年6月12日 性別：女 民族：漢 籍貫：湖北省隨州市

當(dāng)前職務(wù)：學(xué)生 學(xué)歷：大學(xué)本科 研究方向：電氣

第二作者姓名：馮文仙 單位：國(guó)防科技大學(xué)信息通信學(xué)院