車載DC_DC開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì).pdf

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1、第19卷第3期甘肅廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.19No.32009年9月JournalofGansuRadio&TVUniversitySept.2009車載DC-DC開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)車懷林(甘肅廣播電視大學(xué)四○四廠分校，甘肅嘉峪關(guān)735100)［摘要］車載開(kāi)關(guān)電源是應(yīng)用于汽車上的移動(dòng)電源，由蓄電池提供能量。本文設(shè)計(jì)出一種適合于車載電源系統(tǒng)的高頻開(kāi)關(guān)電源。該電源以推挽式開(kāi)關(guān)變換器和UC3846為核心部件，并針對(duì)各種不同情況分別采取軟啟動(dòng)、封鎖輸出脈沖等方式保護(hù)，防止沖擊、過(guò)壓、過(guò)流等，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。［關(guān)鍵詞］高頻開(kāi)關(guān)電源；推挽變換；脈寬調(diào)制［中圖分類號(hào)］U463.63［

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1008螄4630（2009）03螄0048螄03車載開(kāi)關(guān)電源是將車上48V蓄電池供電轉(zhuǎn)所示的C1、C2、C3、C4、C5和L004、L001組成。換為直流12V的一種電子設(shè)備，是一種DC-DC車載電源用于汽車上，有可能受到較大瞬態(tài)變換器，它與普通的通訊電源有所不同，特殊的高壓，必須在輸入級(jí)加上瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)電路，由使用環(huán)境要求電源變換器能適應(yīng)－25～50℃的高低圖2中的壓敏電阻S20K60完成此功能。同時(shí)考溫環(huán)境，能防止汽車高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，汽車發(fā)電機(jī)給慮到開(kāi)機(jī)時(shí)，接入電源有可能有很大的浪涌電電源的浪涌和過(guò)大的沖擊電流直接損壞電源。同流，必須在輸入端上接

3、上一電阻來(lái)抑制浪涌，如時(shí)車載開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)受到蓄電池供電的制約，圖2中的R6，當(dāng)變換器正常工作后，場(chǎng)效應(yīng)管Q2[1]不能采用低成本的線性電源。由于開(kāi)關(guān)具有電的門極電流達(dá)到開(kāi)通電流使Q2開(kāi)通，R6兩端短源效率高、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用非常廣接，避免了過(guò)多的功率消耗在電阻上。在場(chǎng)效應(yīng)泛。本文采用的是開(kāi)關(guān)變換的方式。其主要工作管為IRF3205（VDSS=55VID=110ARDS(on)=是設(shè)計(jì)1臺(tái)12V/10A的車載開(kāi)關(guān)電源。8.0mΩ）。為避免安裝時(shí)接入蓄電池極性錯(cuò)誤，損壞變換器，故在輸入級(jí)上反向并聯(lián)二極管D1和148V~12V/10A車載開(kāi)關(guān)電源方案D2。本文設(shè)計(jì)的車

4、載開(kāi)關(guān)電源主要包括兩大主1.2直流變換部分的設(shè)計(jì)體：主電路和控制電路。其系統(tǒng)總體框圖如圖1直流變換部分是開(kāi)關(guān)電源的主體部分。本文[2]所示。主電路采用推挽變換器，控制芯片為設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源采用的是推挽式，Q3、Q4為功率UC3846。以下對(duì)主要電路進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明。管，TR1為高頻變壓器，D7、D8、C14～C19、L1、L2等為高頻整流電路，C10、R4為開(kāi)關(guān)管的緩沖回路。Q7～Q10為場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路。圖1開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)框圖1.1輸入電路設(shè)計(jì)在DC/DC變換中，開(kāi)關(guān)管的電流、電壓值的快速上升下降，電感電壓、電容的電流也迅速變[3]化，這些都構(gòu)成電磁干擾源（EMI）。為了減少干擾

5、，所以需要在電源的輸入端加濾波器。由圖2收稿日期：2009螄06螄03作者簡(jiǎn)介：車懷林（1970螄），男，甘肅隴西人，講師，主要從事物理學(xué)課程的教學(xué)。2009年9月車懷林：車載DC-DC開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)49因此電流測(cè)定信號(hào)輸入的最高電壓應(yīng)低于1.2V。反饋回路是穩(wěn)定電壓的一個(gè)重要組成部分，其基本的工作原理是：在控制電路中，反饋補(bǔ)償輸入的給定信號(hào)由穩(wěn)壓環(huán)和限流環(huán)給出，穩(wěn)壓環(huán)的作用是根據(jù)輸出電壓的給定值，調(diào)節(jié)輸出電壓保持恒定。當(dāng)電流沒(méi)有達(dá)到限流值時(shí)，穩(wěn)壓環(huán)起作用，當(dāng)電流達(dá)到限流值時(shí)不起作用。由限流環(huán)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源的輸出電流，使輸出電流保持在給定值。限流值應(yīng)是開(kāi)關(guān)電源可以保持輸出的最

6、大電流值，其值要比過(guò)流保護(hù)的給定值小。電阻R27和R29、VR2、R31對(duì)輸出電壓進(jìn)行取樣，然后與參考電壓VREF4進(jìn)行比較，運(yùn)放圖2輸入電路與主電路部分U4B（LM2904N）將誤差信號(hào)進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。當(dāng)輸出1.3開(kāi)關(guān)電源控制電路的硬件設(shè)計(jì)電壓過(guò)高時(shí)，運(yùn)放輸出端也變大，二極管D12導(dǎo)控制電路采用UC3846，它是一種雙端輸出通，三極管Q6流過(guò)電流變大，則光耦器件DT2的的電流控制型脈寬調(diào)制器芯片[4]，其引出的腳1二極管發(fā)光強(qiáng)度變強(qiáng)，則光耦器件上三極管上流為限流電平設(shè)置端；腳2為基準(zhǔn)電壓輸出端；腳3過(guò)的電流變大，則輸入到芯片UC3846的誤差放為電流檢測(cè)放大器的反相輸入端；

7、腳4為電流檢大器反饋補(bǔ)償端電流變大，芯片輸出端的脈寬將測(cè)放大器的同相輸入端；腳5為誤差放大器的同變短。使輸出電壓降低。這樣即達(dá)到了輸出電壓相輸入端；腳6為誤差放大器的反相輸入端；腳7穩(wěn)定的效果。為誤差放大器反饋補(bǔ)償；腳8為振蕩器的外接電容端；腳9為振蕩器的外接電阻端；腳10為同步端；腳11為PWM脈沖的A輸出端；腳12為地；腳13為集電極電源端；腳14為PWM脈沖的B輸出端；腳15為控制電源輸入端；腳16為關(guān)閉端。UC3846通過(guò)一個(gè)放大倍數(shù)為3的電流測(cè)定放大器（其輸入電壓必須高于1.2V）來(lái)獲得電感電流或開(kāi)關(guān)電流