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續(xù)流二極管雙向恒壓控制

信息來源:本站 日期:2017-05-05 

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在需要單向升降壓且能量可以雙向活動的場合,很有應(yīng)用價值,如應(yīng)用于混合動力電動汽車時,輔以三相可控全橋電路,可以實現(xiàn)蓄電池的充放電。采用一般的二極管續(xù)流,其導(dǎo)通電阻較大,應(yīng)用在大電流場合時,損耗很大。


導(dǎo)通電阻非常小的MOS管代替二極管,可以解決損耗題目,但同時對驅(qū)動電路提出了更高的要求。


同步整流技術(shù)是近幾年研究的熱門,主要應(yīng)用于低壓大電流領(lǐng)域,其目的是為了解決續(xù)流管的導(dǎo)通損耗題目。此外,對Buck電路應(yīng)用同步整流技術(shù),用MOS管驅(qū)動電路代替二極管后,電路從拓?fù)渖险狭薆uck和Boost兩種變換器,為實現(xiàn)雙向DC/DC變換提供了可能。


本文是在Buck同步整流的基礎(chǔ)上,充分利用電路從拓?fù)渖险狭薆uck和Boost兩種變換器的特點,提出了雙向DC/DC變換,而并針對雙向恒壓控制和恒流控制兩種不同的控制方式,分析了對驅(qū)動電路的要求,并給出了各自驅(qū)動脈沖的實現(xiàn)方法。



根據(jù)下面的分析,給出了雙向恒壓控制的控制驅(qū)動脈沖實現(xiàn)電路。當(dāng)電路工作于反向Boost升壓電路時,SR作為主開關(guān)管,當(dāng)SR導(dǎo)通時,Sw關(guān)斷,電感L儲能;當(dāng)SR關(guān)斷時,Sw導(dǎo)通續(xù)流,電感L釋能給輸出負(fù)載供電。

2 參數(shù)設(shè)計

雙向同步整流電路拓?fù)淙鐖D1所示。詳細(xì)算式如下。當(dāng)電路工作于正向Buck時,Sw作為主開關(guān)管,當(dāng)Sw導(dǎo)通時,Sw關(guān)斷,電感L儲能;當(dāng)Sw關(guān)斷時,SR導(dǎo)通續(xù)流,電感L釋能給輸出負(fù)載供電。

當(dāng),電路工作在正向Buck模式;相反,當(dāng)K=0時,,SR=DB,電路工作在反向Boost模式。


電路拓?fù)?



當(dāng)采用恒壓型控制時,Buck和Boost電路各自的被控電壓隨主開關(guān)管的占空比D的變換邏輯恰好相反,因此,為了實現(xiàn)雙向直流變換,還須增加一個控制腳,以切換兩種工作模式下主開關(guān)管的定義,實現(xiàn)方法是交換兩路控制脈沖,用邏輯電路來實現(xiàn),邏輯表達式為:


雙向恒壓控制的驅(qū)動設(shè)計

雙向直流變換電路的工作原理同傳統(tǒng)的Buck及Boost變換器類似,當(dāng)主開關(guān)管導(dǎo)通時,續(xù)流管關(guān)斷,當(dāng)主開關(guān)管關(guān)斷時,續(xù)流管導(dǎo)通工作。


單向驅(qū)動脈沖的要求

2 驅(qū)動電路設(shè)計

I為電感電流。所以兩管驅(qū)動脈動應(yīng)互補,同時為了防止共通,發(fā)生短路而燒毀器件,必需設(shè)置死區(qū)。

結(jié)語

最后,需要指出的是,采用數(shù)字控制,系統(tǒng)更簡樸,控制更靈活,抗干擾特性強,系統(tǒng)維護也利便,但考慮到單片機或DSP,數(shù)字信號處理器本錢相對較高,故以上雙向同步整流變換控制的分析設(shè)計采用硬件電路實現(xiàn)。


△lmin為Buck和Boost電路電流紋波要求的較小值;

△Vg為Boost電路輸出電壓紋波要求;

△Vo為Buck電路輸出電壓紋波要求;

△Q為對應(yīng)輸出電壓紋波的電荷增量;

D為Sw管的占空比:

Vo為Boost電路輸入電壓;

式中:Vg為Buck電路輸入電壓;

設(shè)置電感L是為了按捺電流脈動,因此其設(shè)計依據(jù)是電流紋波要求。電容C1主要是為了在Boost電路Sw關(guān)斷時,維持輸出電壓恒定,而電容C2主要是為了按捺Buck輸出電壓脈動,其設(shè)計依據(jù)是電壓紋波要求,因此兩個電容的參數(shù)設(shè)計并不一致。實驗結(jié)果與理論分析吻合。


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