基于推挽變壓器的24V直流電源研究

楊書卉 馮文仙

【摘要】：本系統是基于推挽電路設計一款24V直流電源，首先對整個設計方案做了全面分析，然后對硬件電路中主控制電路、電壓檢測電路以及DC-DC功率變換電路展開分析，最后介紹了本設計的主程序流程圖。

【關鍵詞】：直流電源 主控制電路 電壓檢測電路 DC-DC功率變換

設計方案分析

1.1控制芯片的選擇

本系統選用的控制芯片為STC12單片機，無論是STC12單片機的價格，還是芯片含有的控制指令、開發(fā)環(huán)境以及外部電路都非常符合推挽電路開關電源的設計。此外，該芯片可以實現8路10位的AD采集，用于模擬電壓的采集更加精準可靠。

1.2驅動芯片

由于輸出電壓為24V，所以在選擇的驅動芯片的工作電壓必須在30V以上，SG3525 芯片工作范圍在8-35V，滿足設計要求，并且這款芯片具有優(yōu)良的驅動能力，不僅能夠為驅動電路提供較為穩(wěn)定的基準源，還可以靈活的設置死區(qū)時間，這樣降低了系統設計的難度系數。

1.3 功率開關管

功率開關管的設計需要先計算最大電流I（max），根據設計要求可知輸出電壓為24V，開關電源需要的效率n為0.9，輸出電流為4A，輸入電壓為10V-16V之間，可得：

由于推挽變壓器存在漏感，還要設計裕量，所以選擇的開關管耐壓值應該為最大輸出電壓的3倍左右，額定電流也要是最大電流的2倍以上，所以選用了現價比較高的RU190N08作為本設計的功率開關管。

1.4整流二極管

整流二極管的設計要綜合考慮導通時間、導通電壓以及恢復時間，并輸出電壓在可承受的導通電壓范圍內，可得：

式中Urd為方向電壓，n為變壓器的變比系數，輸出電壓為24V，輸入電壓為12V，所以n為 2，算的方向電壓為32V，綜合考慮選用了HER503作為該設計的整流二極管，HER503方向擊穿電壓為100V，回復時間為50nS，滿足設計要求。

1.5濾波器的設計

濾波器的設計需要計算濾波電容的容值，濾波電容的選擇會影響到輸出電壓的穩(wěn)定性，濾波電容Po可由公式：

PO=Cf（U2p-U2v）*n≈924uF

故選用35V，1000uF的鋁電解電容。

硬件電路設計

2.1主控制電路設計

主控制電路如圖1所示，控制芯片為STC12單片機，僅顯示主控制電路的部分原理圖。

2.2 功率變換電路

功率變換電路如圖2所示，可知推挽電路設計中共有兩個RU190N08，這樣一個功率開關管處于導通狀態(tài)，另一個則處于截止狀態(tài)，負責正負半周期的波形放大，此外整流部分也采用參數一樣相互對稱的整流二極管，還能起到續(xù)流的作用。推挽變壓器的輸出電壓為：

UO=2Dmax*Ui*Ns/Np

2.3電壓檢測電路

本設計的電壓檢測電路如圖3所示，其中R27與R28起到分壓的作用，再經濾波電容C38到運放電路中，輸出電壓再和LM324比較器作比較，將結果輸到單片機中，即可起到檢測電壓的作用。

【參考文獻】：

【1】姜艷姝，郭東，徐興.基于推挽電路的大功率直流電源設計[J].電氣傳動，2016，46（05）：49-52.

【2】白志青.基于UC3846的推挽正激DC-DC變換器的設計[J].科技信息，2013（22）：224-225.

【3】郜登科，楊喜軍，王晗，奚良.24～42 V DC/DC汽車電源的設計[J].電力電子技術，2008（10）：41-42.

姓名：楊書卉 出生年月：1997年6月12日 性別：女 民族：漢 籍貫：湖北省隨州市

當前職務：學生 學歷：大學本科 研究方向：電氣

第二作者姓名：馮文仙 單位：國防科技大學信息通信學院