交错并联峰值电流控制双管正激变换器的设计

  摘 要 ： 绍 了一种基 于峰值 电流控制交错并联双管正激变换器 ， 变换 器采 用交错 并联控 制技 术 ， 介 该 控制 电路采 用峰值 电流控制 方式 ， 详细分析 了该 电路拓扑的工作原理 ， 讨论 了设计 方法 ， 制作 了 ３ Ｗ 样机 ， ｋ 获得 了满意的 结果 。 关键词 ： 峰值 电流 ； 交错并联 ； 管正激 变换器 双

  作者简介 ： 嵘（ ９ ８ ） 女 ， 丘 １７ 一 ， 广东广州人 ， 师 ， 讲 硕士学位， 研究方 向为 电力电子技 术与应用 。 ３３

  Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕａ ｔｉｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ． ２ １ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆｃ ｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ３， ０ ２ ｎ

  两组 的变压器输 出端 ， 共用整流 电感和 电容 ； 一起 向 负 载供 电 ， 从理 论 上说 ， 以并联 无 数 多个 双 管正 激 可 变换 器 。 其中， 开关管。 由Ｕ ３４ 的一组 Ｐ 、 Ｃ ８６ ＷＭ脉冲控制 ； 由 Ｕ ３４ 另一路 Ｐ Ｃ ８６ ＷＭ信号控制 。 其工作原理如下 ： 在 。 同时开通 ， 、 第一组 正 激电路工作 ， 变压器 豫 。 传送能量到副边绕组 ， 二极 管Ｒ Ｄ 导通 ， 第二组正激电路不工作 ； 。 同时关 、 Ｍ２ 断后 ，二极 管 Ｄ， 、 导通 ，续 流 二极 管 Ｄ 导 通 ， Ｄ， Ｄ Ｒ 截止 。开关管 、 工作模式与 Ｍ 、 相同， 尬 相位相

  如图 １ 所示 ，主开关管选用 ＩＹ 公司的 ＩＦ ＸＳ ＸＮ ６Ｎ ０ ６０Ｖ ６ 型 Ｍ ＳＥ 。所有的二极管都采 ０ ６ （０ ，０ Ａ） Ｏ Ｆ Ｔ 用 快恢 复 二 极 管 。高频 变 压器 和 输 出滤 波 电感 采用 Ｅ５ ５ 的铁氧体磁芯绕制 ， 输出电感 ４ Ｈ ０ 。

  电压调节器设计步骤如下 ： （） １ 首先确定电压开环传递函数的截止频率 ， 根

  据 电路 平 均 法 建模 的要求 ， 一般 取 １ ／ ６—１１ 关频 ／０开

  丘 嵘 ’ 蒙 楠 ２１ ， ， 赵小 灵 ２ ， ３ ， 陈延明 ３ ３

  （． １广东科学技术职业学院 ， 广东 广州 ５０４ ； ． １６０ ２ 广西机电工程学校 ， 广西 南宁 ５００ ； ３０ １

  两路并联双管正激 Ｄ ／ Ｃ变换器交替工作 ， Ｃ Ｄ 交错并联式双管正激 Ｄ Ｄ Ｃ／ Ｃ变换器主电路结 向负载传输能量 ，变压器磁复位与单独 的双管正激 电路相 同， 整个 电路结构相对比较简单 ， 并且功率管关断期 间 构如 图 １ 所示 。 只承受 电源 电压 ， 电压应力低 ， 以功率 Ｍ Ｓ Ｅ Ｏ Ｆ Ｔ作为 开关器件 ， 能大大的提升开关频率 ， 逐步降低变换器的 体积和总质量 ， 提高总系统的动态响应能力。 采用交错并联控制技术后 ， 在同样开关频率下 ， 输 出电压、电流脉动频率提高 １ ，能够大大减少滤波器体 倍 积 ； 占 比增加了 １ ， 等效 空 倍 使功率管工作在 占空比小 于 ０ 的情况下 ， ． ５ 提高了电路输出调节能力 ； 并联结构 降低器件的功率损耗 ， 降低了功率开关的电压 、 电流应 力和热应力 ， 进一步提升了系统的可靠性。

  文章编号： ６ ２ ５ ５ ２ １ ０ — ０ ３ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ Ｏ ２）３ ０ ３ — ２

  直流 电源不会短路 ， 可靠性高 ， 中小功率场合得到 在 大范围的应用。但双管正激变换器的变压器工作在第一 象 限， 极度影响变换器的功率容量输出。为了更好的提高输 出功率 ， 采用交错并联控制 的方法 ， 以提高变换器 可 的输 出功率 ， 同时减小输 出电流纹波 ， 降低滤波器体 积， 还能应用到大电流输出场合 。 本文以双管正激电路 为主电路 ，采用交错并联 控制方式【 以 Ｕ ３４ 芯片为控制核心 ， ” ， Ｃ ８６ 采用峰值电 流反 馈 的控 制模 式 ，研 制一 台 ３ｋ 的 Ｄ ／Ｃ变 换 ｗ ＣＤ 器 装 置 ， 给 出 了相 应 的实 验结果 。 并

  应用的 比较多的函数之一 。如我们有时候需要统计 数据库 以其支持大数据库 、多用户的高性能事务 处 从大多数系统的应用实例来看 ， 查询操作在 员工的人数 、 统计 图书的种类数的时候 ， 都需要用 理领先。 查阅新 闻、 查 到这个函数 。不过 ， 这个 函数很多人可能会用 ， 但是 各种数据库操作中所 占据的比重最大 ： 看文件、 查询统计信息等 。因此 ， 数据库查询操作是 到 灵 活应用 的地 步 ， 还是 有一 点差 距 。

  方便。 图 ２表 示 电压 调 节器 的设 计 过程 ： 先 ， 首 由系 统

  的稳态和动态性能指标 ，确定开环传递 函数的幅频 特性 和相频特性 ， 如低频增益 、 截止频率 、 截止频率 附近 ， 系统 频 率 特 性 为 一 ０ｄ ／０倍 频 程 ， 位 裕 量 ２Ｂ１ 相

  和 幅值裕 量 等 等 ， 后根 据 控制 对 象 的模 型 ， 出相 然 列 关 方程 ， 出调节 器 的 ＰＤ参数 ， 求 Ｉ 由于系统 采用 Ｐ 调 Ｉ 节 器 ，从 理 论 上来 说 ，可 以根据 两 个性 能 指标 列 方

  ａ ｃ ｕ ｔｄ ｆｒｔｅｌｒ ｅｔｐ ｏ ｏｔ ｎ ｂ ｔ ｌｏｕ ｅ８ｏ ｅ ｓ ｎ ｆｔｅｆｎ ｔ ｎ ｆ Ｔ ｉ ａ ｅ ｒｔｉｔ ｄ ｃ ｓｔｅ ｃ ｏ ｎｅ ｏ ａｇ ｓ ｒｐ ｒ ｏ ， ｕ ｓ ｓ ｒｆ ｎ ｕ ｅ ｏ ｅｏ ｕ ｃ ｏ ｓｏ． ｈｓｐ ｐ ｒｆ ｓｎｒ ｕ ｅｈ ｈ ｉ ａ ｔ ｈ ｉ ｉ ｏ ｐ ｉｃｐｅ ｆ ｄ ｔｂ ｓ ｕ ｒ ，ａ ｄ ｔｅ ｎｒｄ ｃｄ ｔｅ ｄ ｔｂ ｓ ｕ ｒａ ｇ ａ ｅ ｔｔｅ ｓｍｅ ｔ ｒｕ ｈ ｔｐ ｃ ｌ ｒ ｉｌｓ ｏ ａａ ａｅ ｑ ｅｙ ｎ ｎ ｉｔ ｕ ｅ ａａ ａ ｅ ｑ ｅ ｌ ｕ ｇ ，ａ ａ ｉ ｎ ｈ ｏ ｈ ｙ ｎ ｈ ｍｅ ｔ ｏ ｇ ｙ ｉａ ｈ

  目前通用 的数据库产 品有很多种 ，其中 Ｏａｌ ｒｃ ［ 孔凡 Ｏ Ａ Ｌ 中 ｅ １ 】 航・Ｒ ＣＥ ｉ 文版基础教程【】 ９ Ｍ・ 北京： 清华大学出

  Ｔｈ ｅ ＯＲＡＣＬ ｇ Ｑｕ ｒ ｒ ｒ ｎ ｅｏ ｔ ｂ ｓ ｃ ｎ ｌｇ Ｅ １ ｅ ｙ Ｐｅ ｆ ｍａ ｃ ｆ ０ ｏ Ｄａ ａ ａ ｅＴｅ ｈ ｏｏ ｙ

  （ｈｎｉ ｏａｏａＴ ｃｎｃ ｏｅｅ ｆ ｌ ｔｃＰｗ ｒＴ ｉ ａ３０ １Ｃ ｉａ Ｓ ａｘＶ ｃｔｎ ｅｈｉａＣｌ ｇ ｅ ｒ ｏ ｅ， ａ ｕｎ００２ ， ｈｎ ） ｉｌ ｌ ｌ ｏＥ ｃ ｉ ｙ

  Ａｂ ｔａ ｔ ｉ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｏ ｕ ｅ ｐ ｌ ａｉｎ ， ｐ ｌ ａｉｎ ｄ ｔ ｔ ｅｄ ｉ ｏ ｋ ａ ｄ ｒ ｐ ｄ ｇｏ ｔ ， ｓ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ：ｗ ｔ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｍｐ ｔｒａ ｐ ｉ ｔ ｓ ａ ｐ ｉ ｔ ａａｗｉ ｔ ａ ｌ ｗ ｒ ｎ ａ ｉ ｒ ｗ ｈ ａ ｈ ｈ ｏｃ ｃ ｏ ｃ ｏ ｈ ｈ ｙ ｈ ｄ ｔ ｒ ｈ ｕ ｅ ｄ ｔｂ ｓ ｅ ｏ ｎ ｎ ｒ ａ ｉ ｇｙ ｓ ｎｆｃ ｔ ｉ ａ ｉ ｔ ｆ ａａ ａ ｅ ｏ ｅ ａｉｎ ａ ｄ ｔ ｂ ｅ ｑ ｅｙ ｔ ａ ａａ ｗａｅ ｏ ｓ ａａ ａ ｅ ｉ ｂ ｃ ｍｉ ｇ ｉ ｃ ｅ ｓ ｌ ｉ ｉ ａ ． ｎ ａ ｖ ｒ ｙ ｏ ｔｂ ｐ ｒ ｔ ， ａａ ａ ｕ ｒ ｈ ｔ ｓ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｄ ｓ ｏ ｓ

  （） ２ 计算控制对象在截止频率处的增益 ， 确定 Ｐ Ｉ Ｕ ３４ Ｃ ８６芯片本身具备了电压误差放 大器 和峰值电 调 节器 在截止 频率 处 的增益 ； 流 比较器 ， 其输 出的两路 Ｐ ＷＭ脉 冲信号 ， 相位相差 （） ３ 计算控制对象在截止频率处的相位 ， 根据相 １０ ８。，适合作为交错控制使用 ，芯片内部的死 区时 Ｉ 间， 可以用外部 电路来拓展 ， 芯片也具有常规的软启 位 裕量要 求 ，计算 出 Ｐ 调节 器在 在截 止频 率 处 的相 位， 进而能确定 Ｒ Ｆ和 Ｒ ； Ｖ 动 功能 和关 闭 Ｐ ＷＭ输 出信号 的功 能 。 （ ） （ ） （ ） 本 确 定 Ｐ 调 节 器 的 比例 增 益 ４ 由 ２ 和 ３基 Ｉ （ ）电流 内环设计 。采 用 匝 比为 １０１的高频 脉 １ ０： 采 ａａ 根 冲变压器 ， 检验测试变压器初级绕组 电流 ｉ， ｐ 检测的电流 和积 分 时 间常 数 ， 用 ＭＡ ｄｂ进 行 仿 真 ， 据 仿 真 对 Ｉ 并考 虑 是 否加 信号转换为 电压信号后 ，经过整流和 Ｒ 滤波器后 ， 结 果和性 能 指标 ， Ｐ 参 数进 行微 调 ， Ｃ 入 高频 衰减环 节 。 送 到 Ｕ ３４ 应 输 入端 ， Ｕ ３４ Ｃ ８６相 和 Ｃ ８６的电压 误 差放 以上过程 ， 完成电压 Ｐ 调节器的设计。 Ｉ 大器进行 比较 ， 形成峰值 电流控制 ， 其输 出的 Ｐ ＷＭ 信号经过处理后 ， 送到 Ｕ ３４ 输 出端 ， Ｃ ８６ 作为功率开 ３ 实验 结 果 关 管 的驱 动信号 。 （） ２ 电压外环设计。由于采用峰值电流模式 ， 并 当实验 装 置运 行 于额 定 条件 下 时 ，测得 开 关 管 且 电压环 的截止频率远小于开关频率 ，电压外环控 的驱动 波形 如 图 ３所示 。 制 的对 象 ， 以认 为 受 控 电流 源 ， 输 出 电容 充 电。 可 对 这样 ， 由输 出 电感 、 出 电容 组 成 的二 阶 系 统 ， 输 可 以简化 成 一 阶 系统 ，使 得 电压 调 节器 的设 计 非 常

  图 ２ 电压 环 控 制 对 象 、 电压 调 节 器 Ｖ Ａ 和 总 开环 增 益 的幅 频 特 性

  控 制 电路 采用 芯 片 Ｕ ３４ Ｃ ８ ６为核 心设计 ， 采用 电 率 以下 ， 系统 开 关 频 率 为 １０ｋ ｚ取 截 止 频 率 为 本 ０ Ｈ ， 压 副反 馈和 峰值 电流 副反馈 的 双闭环 控制 策略 。