基于續(xù)流二極管實(shí)現(xiàn)雙向恒壓控制驅(qū)動(dòng)脈沖電路的設(shè)計(jì)

在需要單向升降壓且能量可以雙向活動(dòng)的場(chǎng)合，很有應(yīng)用價(jià)值，如應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車時(shí)，輔以三相可控全橋電路，可以實(shí)現(xiàn)蓄電池的充放電。采用一般的二極管續(xù)流，其導(dǎo)通電阻較大，應(yīng)用在大電流場(chǎng)合時(shí)，損耗很大。

用導(dǎo)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(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路提出了更高的要求。

同步整流技術(shù)是近幾年研究的熱門，主要應(yīng)用于低壓大電流領(lǐng)域，其目的是為了解決續(xù)流管的導(dǎo)通損耗題目。此外，對(duì)Buck電路應(yīng)用同步整流技術(shù)，用MOS管驅(qū)動(dòng)電路代替二極管后，電路從拓?fù)渖险狭薆uck和Boost兩種變換器，為實(shí)現(xiàn)雙向DC／DC變換提供了可能。

本文是在Buck同步整流的基礎(chǔ)上，充分利用電路從拓?fù)渖险狭薆uck和Boost兩種變換器的特點(diǎn)，提出了雙向DC／DC變換，而并針對(duì)雙向恒壓控制和恒流控制兩種不同的控制方式，分析了對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求，并給出了各自驅(qū)動(dòng)脈沖的實(shí)現(xiàn)方法。

根據(jù)下面的分析，給出了雙向恒壓控制的控制驅(qū)動(dòng)脈沖實(shí)現(xiàn)電路。當(dāng)電路工作于反向Boost升壓電路時(shí)，SR作為主開(kāi)關(guān)管，當(dāng)SR導(dǎo)通時(shí)，Sw關(guān)斷，電感L儲(chǔ)能；當(dāng)SR關(guān)斷時(shí)，Sw導(dǎo)通續(xù)流，電感L釋能給輸出負(fù)載供電。

1、參數(shù)設(shè)計(jì)

雙向同步整流電路拓?fù)淙鐖D1所示。詳細(xì)算式如下。當(dāng)電路工作于正向Buck時(shí)，Sw作為主開(kāi)關(guān)管，當(dāng)Sw導(dǎo)通時(shí)，Sw關(guān)斷，電感L儲(chǔ)能；當(dāng)Sw關(guān)斷時(shí)，SR導(dǎo)通續(xù)流，電感L釋能給輸出負(fù)載供電。

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

電路拓?fù)?/p>

當(dāng)采用恒壓型控制時(shí)，Buck和Boost電路各自的被控電壓隨主開(kāi)關(guān)管的占空比D的變換邏輯恰好相反，因此，為了實(shí)現(xiàn)雙向直流變換，還須增加一個(gè)控制腳，以切換兩種工作模式下主開(kāi)關(guān)管的定義，實(shí)現(xiàn)方法是交換兩路控制脈沖，用邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，邏輯表達(dá)式為：

雙向恒壓控制的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

雙向直流變換電路的工作原理同傳統(tǒng)的Buck及Boost變換器類似，當(dāng)主開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，續(xù)流管關(guān)斷，當(dāng)主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流管導(dǎo)通工作。

單向驅(qū)動(dòng)脈沖的要求

2、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

為電感電流。所以兩管驅(qū)動(dòng)脈動(dòng)應(yīng)互補(bǔ)，同時(shí)為了防止共通，發(fā)生短路而燒毀器件，必需設(shè)置死區(qū)。

結(jié)語(yǔ)

最后，需要指出的是，采用數(shù)字控制，系統(tǒng)更簡(jiǎn)樸，控制更靈活，抗干擾特性強(qiáng)，系統(tǒng)維護(hù)也利便，但考慮到單片機(jī)或DSP，數(shù)字信號(hào)處理器本錢相對(duì)較高，故以上雙向同步整流變換控制的分析設(shè)計(jì)采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。

△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(duì)應(yīng)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(shè)置電感L是為了按捺電流脈動(dòng)，因此其設(shè)計(jì)依據(jù)是電流紋波要求。電容C1主要是為了在Boost電路Sw關(guān)斷時(shí)，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(dòng)，其設(shè)計(jì)依據(jù)是電壓紋波要求，因此兩個(gè)電容的參數(shù)設(shè)計(jì)并不一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析吻合。

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