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雙向直流電源定制設計思路

文章出處:admin 人氣:發表時間:2019-04-14 06:40

   雙向直流電源已經成為了我們雙向直流電源電路設計當中的主角,甚至可以說已經成為了與行業發展密不可分的一部分。與傳統線性雙向直流電源相比,在某一輸出功率點上線性雙向直流電源的成本要高于雙向直流電源,常見的雙向直流電源可以分為兩種,隔離與非隔離。

    在本篇文章當中,我們將主要對隔離式雙向直流電源的拓撲形式進行探討。所以在下面的文章當中,如果沒有任何特殊的說明,文中提及的雙向直流電源將均指隔離雙向直流電源。隔離雙向直流電源按照結構形式不同,可分為兩大類:正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊導通時副邊截止,變壓器儲能。

    原邊截止時,副邊導通,能量釋放到負載的工作狀態,一般常規反激式雙向直流電源單管多,雙管的不常見。正激式指在變壓器原邊導通同時副邊感應出對應雙向直流電源電壓輸出到負載,能量通過變壓器直接傳遞。按規格又可分為常規正激,包括單管正激,雙管正激。半橋、橋式雙向直流電源電路都屬于正激雙向直流電源電路。

    正激和反激雙向直流電源電路各有其特點,在設計雙向直流電源電路的過程中為達到最優性價比,可以靈活運用。一般在小功率場合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激雙向直流電源電路,中等功率可采用雙管正激雙向直流電源電路或半橋雙向直流電源電路,低雙向直流電源電壓時采用推挽雙向直流電源電路,與半橋工作狀態相同。大功率輸出,一般采用橋式雙向直流電源電路,低壓也可采用推挽雙向直流電源電路。

    反激式雙向直流電源因其結構簡單,省掉了一個和變壓器體積大小差不多的電感,而在中小功率雙向直流電源中得到廣泛的應用。在有些介紹中講到反激式雙向直流電源功率只能做到幾十瓦,輸出功率超過100瓦就沒有優勢,實現起來有難度。本人認為一般情況下是這樣的,但也不能一概而論,PI公司的TOP芯片就可做到300瓦,有文章介紹反激雙向直流電源可做到上千瓦,但沒見過實物。輸出功率大小與輸出雙向直流電源電壓高低有關。

    反激雙向直流電源變壓器漏感是一個非常關鍵的參數,由于反激雙向直流電源需要變壓器儲存能量,要使變壓器鐵芯得到充分利用,一般都要在磁路中開氣隙,其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率,使變壓器能夠承受大的脈沖雙向直流電源電流沖擊,而不至于鐵芯進入飽和非線形狀態,磁路中氣隙處于高磁阻狀態,在磁路中產生漏磁遠大于完全閉合磁路。

    脈沖雙向直流電源電壓連線盡可能短,其中輸入開關管到變壓器連線,輸出變壓器到整流管連接線。脈沖雙向直流電源電流環路盡可能小如輸入濾波電容正到變壓器到開關管返回電容負。輸出部分變壓器出端到整流管到輸出電感到輸出電容返回變壓器雙向直流電源電路中X電容要盡量接近雙向直流電源輸入端,輸入線應避免與其他雙向直流電源電路平行,應避開。Y電容應放置在機殼接地端子或FG連接端。共摸電感應與變壓器保持一定距離,以避免磁偶合。

    輸出電容一般可采用兩只一只靠近整流管另一只應靠近輸出端子,可影響雙向直流電源輸出紋波指標,兩只小容量電容并聯效果應優于用一只大容量電容。發熱器件要和電解電容保持一定距離,以延長整機壽命,電解電容是雙向直流電源壽命的瓶勁,如變壓器、功率管、大功率電阻要和電解保持距離,電解之間也須留出散熱空間,條件允許可將其放置在進風口。

    雙向直流電源PCB布線的一些原則印制板設計時,要考慮到干擾對系統的影響,將雙向直流電源電路的模擬部分和數字部分的雙向直流電源電路嚴格分開,對核心雙向直流電源電路重點防護,將系統地線環繞,并布線盡可能粗,雙向直流電源增加濾波雙向直流電源電路,采用DC-DC隔離,信號采用光電隔離,設計隔離雙向直流電源,分析容易產生干擾的部分(如時鐘雙向直流電源電路、通訊雙向直流電源電路等)和容易被干擾的部分(如模擬采樣雙向直流電源電路等),對這兩種類型的雙向直流電源電路分別采取措施。

    對于干擾元件采取抑制措施,對敏感元件采取隔離和保護措施,并且將它們在空間和電氣上拉開距離。在板級設計時,還要注意元器件放置要遠離印制板邊沿,這對防護空氣放電是有利的。 

此文關鍵字:雙向直流電源定制設計思路

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