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續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,很有應用價值,如應用于混合動力電動汽車時,輔以三相可控全橋電路,可以實現蓄電池的充放電。采用一般的二極管續流,其導通電阻較大,應用在大電流場合時,損耗很大。


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


同步整流技術是近幾年研究的熱門,主要應用于低壓大電流領域,其目的是為了解決續流管的導通損耗題目。此外,對Buck電路應用同步整流技術,用MOS管驅動電路代替二極管后,電路從拓撲上整合了Buck和Boost兩種變換器,為實現雙向DC/DC變換提供了可能。


本文是在Buck同步整流的基礎上,充分利用電路從拓撲上整合了Buck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,分析了對驅動電路的要求,并給出了各自驅動脈沖的實現方法。



根據下面的分析,給出了雙向恒壓控制的控制驅動脈沖實現電路。當電路工作于反向Boost升壓電路時,SR作為主開關管,當SR導通時,Sw關斷,電感L儲能;當SR關斷時,Sw導通續流,電感L釋能給輸出負載供電。

2 參數設計

雙向同步整流電路拓撲如圖1所示。詳細算式如下。當電路工作于正向Buck時,Sw作為主開關管,當Sw導通時,Sw關斷,電感L儲能;當Sw關斷時,SR導通續流,電感L釋能給輸出負載供電。

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


電路拓撲



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


雙向恒壓控制的驅動設計

雙向直流變換電路的工作原理同傳統的Buck及Boost變換器類似,當主開關管導通時,續流管關斷,當主開關管關斷時,續流管導通工作。


單向驅動脈沖的要求

2 驅動電路設計

I為電感電流。所以兩管驅動脈動應互補,同時為了防止共通,發生短路而燒毀器件,必需設置死區。

結語

最后,需要指出的是,采用數字控制,系統更簡樸,控制更靈活,抗干擾特性強,系統維護也利便,但考慮到單片機或DSP,數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計采用硬件電路實現。


△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;

設置電感L是為了按捺電流脈動,因此其設計依據是電流紋波要求。電容C1主要是為了在Boost電路Sw關斷時,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,其設計依據是電壓紋波要求,因此兩個電容的參數設計并不一致。實驗結果與理論分析吻合。


聯系方式:鄒先生

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