基于推挽变压器的24V直流电源研究

• 作 者: 杨书卉 冯文仙
• 出 处: 新生代·上半月
• 发表日期: 2019年4期

　　【摘要】：本系统是基于推挽电路设计一款24V直流电源，首先对整个设计方案做了全面分析，然后对硬件电路中主控制电路、电压检测电路以及DC-DC功率变换电路展开分析，最后介绍了本设计的主程序流程图。
　　【关键词】：直流电源 主控制电路 电压检测电路 DC-DC功率变换
　　设计方案分析
　　1.1控制芯片的选择
　　本系统选用的控制芯片为STC12单片机，无论是STC12单片机的价格，还是芯片含有的控制指令、开发环境以及外部电路都非常符合推挽电路开关电源的设计。此外，该芯片可以实现8路10位的AD采集，用于模拟电压的采集更加精准可靠。
　　1.2驱动芯片
　　由于输出电压为24V，所以在选择的驱动芯片的工作电压必须在30V以上，SG3525 芯片工作范围在8-35V，满足设计要求，并且这款芯片具有优良的驱动能力，不仅能够为驱动电路提供较为稳定的基准源，还可以灵活的设置死区时间，这样降低了系统设计的难度系数。
　　1.3 功率开关管
　　功率开关管的设计需要先计算最大电流I（max），根据设计要求可知输出电压为24V，开关电源需要的效率n为0.9，输出电流为4A，输入电压为10V-16V之间，可得：
　　由于推挽变压器存在漏感，还要设计裕量，所以选择的开关管耐压值应该为最大输出电压的3倍左右，额定电流也要是最大电流的2倍以上，所以选用了现价比较高的RU190N08作为本设计的功率开关管。
　　1.4整流二极管
　　整流二极管的设计要综合考虑导通时间、导通电压以及恢复时间，并输出电压在可承受的导通电压范围内，可得：
　　式中Urd为方向电压，n为变压器的变比系数，输出电压为24V，输入电压为12V，所以n为 2，算的方向电压为32V，综合考虑选用了HER503作为该设计的整流二极管，HER503方向击穿电压为100V，回复时间为50nS，满足设计要求。
　　1.5滤波器的設计
　　滤波器的设计需要计算滤波电容的容值，滤波电容的选择会影响到输出电压的稳定性，滤波电容Po可由公式：
　　PO=Cf（U2p-U2v）*n≈924uF
　　故选用35V，1000uF的铝电解电容。
　　硬件电路设计
　　2.1主控制电路设计
　　主控制电路如图1所示，控制芯片为STC12单片机，仅显示主控制电路的部分原理图。
　　2.2 功率变换电路
　　功率变换电路如图2所示，可知推挽电路设计中共有两个RU190N08，这样一个功率开关管处于导通状态，另一个则处于截止状态，负责正负半周期的波形放大，此外整流部分也采用参数一样相互对称的整流二极管，还能起到续流的作用。推挽变压器的输出电压为：
　　UO=2Dmax*Ui*Ns/Np
　　2.3电压检测电路
　　本设计的电压检测电路如图3所示，其中R27与R28起到分压的作用，再经滤波电容C38到运放电路中，输出电压再和LM324比较器作比较，将结果输到单片机中，即可起到检测电压的作用。
　　【参考文献】：
　　【1】姜艳姝，郭东，徐兴.基于推挽电路的大功率直流电源设计[J].电气传动，2016，46（05）：49-52.
　　【2】白志青.基于UC3846的推挽正激DC-DC变换器的设计[J].科技信息，2013（22）：224-225.
　　【3】郜登科，杨喜军，王晗，奚良.24～42 V DC/DC汽车电源的设计[J].电力电子技术，2008（10）：41-42.
　　姓名：杨书卉 出生年月：1997年6月12日 性别：女 民族：汉 籍贯：湖北省随州市
　　当前职务：学生 学历：大学本科 研究方向：电气
　　第二作者姓名：冯文仙 单位：国防科技大学信息通信学院