車載DC/DC功率變換器的研究

孫明陽(yáng) 金亞玲 劉磊

1.沈陽(yáng)工學(xué)院 2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司撫順供電公司

車載DC/DC功率變換器的研究

孫明陽(yáng)1金亞玲1劉磊2

1.沈陽(yáng)工學(xué)院 2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司撫順供電公司

介紹UC3843主要特點(diǎn)與典型應(yīng)用電路，提出了一種基于UC3843芯片的DC/DC模塊電源實(shí)現(xiàn)方案,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，工作可靠，轉(zhuǎn)換效率高，對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值。

UC3843DC-DC模塊電源 PWM

本次設(shè)計(jì)題目是做一個(gè)DC-DC功率變換器，其實(shí)也就是做一個(gè)穩(wěn)壓電源，綜合我國(guó)的現(xiàn)狀來(lái)看，有比較古老的線性電源和相對(duì)來(lái)說(shuō)比較新穎的開關(guān)電源。其中開關(guān)電源具有工頻變壓器所不具備的優(yōu)點(diǎn)，新型、高效、節(jié)能的開關(guān)電源代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，因?yàn)殚_關(guān)電源內(nèi)部工作于高頻率狀態(tài)，本身的功耗很低，電源效率就可做得較高，一般均可做到80%，甚至接近90%。這樣高的效率不是普通工頻變壓器穩(wěn)壓電源所能比擬的。開關(guān)電源常用的單端或雙端輸出脈寬調(diào)制（PWM），省去了笨重的工頻變壓器，可制成幾瓦至幾千瓦的電源。用于脈寬調(diào)制的集成電路很多，本設(shè)計(jì)選擇的是UC3843這個(gè)芯片。

1 主電路

大功率DC/DC變換器主電路拓?fù)溆泻芏喾N，諸如雙管正激式、推挽式、半橋式和全橋式等。控制芯片的種類也非常多，主要分為電流控制型與電壓控制型兩大類。電壓控制型只對(duì)輸出電壓采樣，作為反饋信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制，采用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)輸出電壓，從控制理論的角度看，這是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。電流控制型是在電壓控制型的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)，使其成為雙環(huán)控制系統(tǒng)，從而提高了電源的性能。

根據(jù)對(duì)各種拓?fù)浜涂刂品绞降募夹g(shù)成熟程度，工程化實(shí)現(xiàn)難度，電氣性能以及成本等指標(biāo)的比較，本文選用Boost變換器作為主電路，電流型PWM控制芯片UC3843作為該系統(tǒng)的控制單元。

2 控制部分

該方案中LM358運(yùn)算放大器采集電路中電壓和電流的信號(hào)，并將它們放大后反饋給UC3843集成電路,通過(guò)集成電路UC3843產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波信號(hào)，之后將該方波信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)電路。

結(jié)合集成電路UC3843和運(yùn)算放大器LM358的原理和應(yīng)用方法，參考圖書館和網(wǎng)上的相關(guān)電路實(shí)例，設(shè)計(jì)控制電路如下圖1所示。從下圖分析可以看出運(yùn)算放大器處理從電路中采集來(lái)的電壓和電流信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理放大后反饋到UC3843的電壓反饋端和電流反饋端，經(jīng)過(guò)UC3843分析處理后調(diào)制出驅(qū)動(dòng)電路所需要的占空比的方波。

圖1 控制電路電路圖

3 驅(qū)動(dòng)電路

采用了電力MOSFET一種驅(qū)動(dòng)電路，它包括電氣隔離和晶體管放大電路兩部分。當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí)高速放大器輸出負(fù)電平，Q2導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓，從而場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷，當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)放大器輸出正電平，Q1導(dǎo)通輸出正驅(qū)動(dòng)電壓，從而場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通。

4 斬波電路

本設(shè)計(jì)為直流升壓斬波電路，采用較為常用的BOOST升壓斬波電路實(shí)現(xiàn)。

5 總結(jié)

經(jīng)過(guò)前期調(diào)研查找資料、方案設(shè)計(jì)、電路圖繪制、硬件焊接機(jī)調(diào)試，順利完成了該設(shè)計(jì)。

[1] 唐介．電工學(xué)[M]．北京．高等教育出版社，2008：23-25

[2] 魏靜敏．依托高校大創(chuàng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)—高功率車載D C / D C功率變換器設(shè)計(jì)[J]．北京：科技資訊，2014：71

孫明陽(yáng)，1995年12月，男，漢族，沈陽(yáng)工學(xué)院，學(xué)生。

金亞玲(通訊作者)，1978年10月，女，漢族，遼寧人，沈陽(yáng)工學(xué)院，教師，副教授，碩士學(xué)位，研究方向：智能控制。

劉磊，1981年，國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司撫順供電公司，本科，工程師。