DCDC变换器的设计
方案
一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制
设计方案
一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC的DC-DC变换器。在电阻负载下，要求如下：
1、输入电压=220VDC，输出电压=600VDC。
2、输出额定电流=2.5A，最大输出电流=3A。
3、当输入在小范围内变化时，电压调整率SV≤2%（在=2.5A 时）。
4、当在小范围你变化时，负载调整率SI≤5%（在=220VDC 时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率η≥90%。
6、输出噪声纹波电压峰-峰值≤1V（在=220VDC，
=600VDC，=2.5A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A。
8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析
1、DC-DC升压变换器的整体设计方案
图1 DC-DC变换器整体电路图
如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理
DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。
图2（a） DC-DC变换器主电路
图2（b） DC-DC变换器主电路
图2（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1（b）是用matlab模拟出的升压式DC-DC变换器的主电路图。其中开关变换电路主要由绝缘栅双极型晶体管IGBT、储能电容C和RC放电电路组成；高频变压器电路由一个工作频率为20KHz的升压变压器和一个隔直电容组成；整流电路部分采用桥式整流的设计方案，由四个快速恢复二极管构成，实现将逆变产生的纹波电流变换为直流方波电流；输出滤波电路采用LC滤波电路的设计方案。
电路的工作原理是：直流电压经过Q1～Q4 组成的全桥开关变
换电路，在高频变压器初级得到高频交流方波电压，经变压器降压，再全波整流变换成直流方波，最后经过电感L、电容C组成的滤波器，在R上得到平直的直流电压。全桥直流变换器由全桥逆变器、高频变压器和输出整流、滤波电路组成，也属于直流-交流-直流变换器。
当控制信号为高电平时，开关管Q1/Q4导通，开关管Q2/Q3截止；当控制信号为低电平时，开关管Q1/Q4截止，开关管Q2/Q3导通一正一负，相间交替，实现了将直流电流逆变为锯齿纹波的功能。
3、DC-DC变换器稳压原理
经过输出电压的关系式能够看出，在输入电压或负载变化，要保证输出电压保持稳定时，能够采用两种方案。第一能够维持开关管的截止时间TOFF不变，经过改变脉冲的频率f来维持输出电压的稳定，这便是脉冲频率调制（PFM）控制方式DC-DC变换器；第二能够保持脉冲的周期T不变，经过改变开关管的导通时间TON，即脉冲的占空比q，以实现输出电压的稳定，这就是脉宽调制（PWM）控制方式DC-DC变换器。由于当前已经有各种型号的集成PWM控制器，因此DC-DC变换器普遍采用PWM控制方式。