1 概述
450W多路DC/ DC 變換器是一種直流變換開關電源，其輸入電壓為直流27V ,電源輸出分別為直流±20V 10A 和5V 10A 三種不同的類型，其中電源的輸入與輸出隔離，且輸出電源的±20V 和5V 不共地，這樣可以防止共地帶來的干擾。該電源具有輸出穩壓精度高和紋波小等優點。
開關電源PWM 變換器主電路拓撲形式有boost 變換器、buck 變換器、buck2boost 變換器和Cuk 變換器，在此基礎上，有帶隔離變壓器的各種DC2DC 變換器拓撲，如單端正激或單端反激變換器，全橋變換器，半橋變換器，推挽式變換器和Cuk 變換器等。
該電源主電路采用雙驅動推挽變換器。在輸入電壓較低時，推挽電路比半橋或全橋電路優越，因為任何時候最多只有一個開關管工作，在輸出功率相同時，開關損耗較小。
低壓雙驅動推挽變換器電路原理圖如圖1 所示。
圖1 雙驅動推挽變換器電路原理
由于驅動電路控制，使得兩個功率場效應管T1 、T2 交替導通，且二者之間有一個死區時間，即兩個場效應管都關斷的階段，在此期間電感L 1 保持電流續流回路。 對于電流連續方式，輸出電壓由下式決定：
式中， V S 是輸入電壓， ton 是T1 或T2 的導通時間， tof f 是其關斷時間， NS 和N P 分別是變壓器付方和原方匝數。
2 脈寬調制電路設計及計算機仿真
PWM脈寬調制器采用S G1525 脈寬控制器， S G1525 適合于驅動功率場效應管，校正補償環節采用PI 調節器，輸出濾波電路采用π型濾波。 PI 校正補償電路如圖2 所示，其傳遞函數為：
圖2 PI 校正補償電路
應用MATLAB6. 5 對5V 10A 的電源進行仿真，MATLAB 是一個功能強大的計算機仿真軟件，仿真原理圖如圖3所示，輸出電壓波形曲線如圖4 所示。
圖3 電路原理仿真
圖4 輸出電壓波形仿真
3 驅動電路設計
功率驅動器件選用場效應管，場效應管為場控器件，柵源極間有電容效應，因此對驅動電路要求較高。驅動電路要保證場效應管有較小的導通和關斷時間，同時為了保證場效應管可靠關斷，關斷時應在柵極加負壓。 驅動電路采用IR2110 驅動器，驅動電路如圖5 所示。
圖5 驅動電路
4 電磁兼容性設計
電磁兼容性設計對于開關電源來說難度很大，因為開關電源主要通過高頻斬波進行能量變換，而變壓器存在漏感，要向周圍輻射電磁場。有關電源EMC 技術指標主要有CE03 、RE02 和RS03.
對于CE03 項的達標主要通過增加濾波電路和改善電源內部的布局來實現的。解決方案為首先在電源內部對輸入電源線和輸出部分進行物理隔離。其次在輸入電源線上通過對超標頻率點的觀察，選擇插入損耗參數合理的濾波器，同時加入電感不斷優化濾波器的截止頻率，這樣即可有效的抑制電源線的傳導發射。對于RE02 項達標是通過改進電源箱體的結構，盡量減少活動的端面，對于活動的結合面采用導電密封材料進行防電磁輻射密封來實現的。 RS03 項較容易解決。 改進后的CE03 、RE02 和RS03 項測試結果如圖6 （ Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ） 所示。
圖6 CE03 測試曲線圖（Ⅰ）
圖6 RE02 測試曲線圖（Ⅱ）
圖6 RS03 測試曲線圖（Ⅲ）
5 結 論
450W三路輸出DC/ DC 變換器通過了高低溫試驗、濕熱試驗、振動沖擊試驗和電磁兼容性試驗，在大系統中經過使用考核，該電源工作穩定可靠，表明該DC/ DC 變換器設計合理，性能良好，滿足設計要求。 |
