双驱动推挽DC-DC变换器方案分享之设计原理简析

 在工业控制以及汽车驱动等领域中，为了使电路系统具有更高的转换效率，工程师们往往需要选择恰当的DC-DC变换器来进行辅助设计。此前我们也曾经为各位工程师们分享过几种双向型的DC-DC变换器设计方案，并获得了良好的反响。在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分享一种双驱动推挽DC-DC变换器设计方案，今天我们将会着重就其设计原理进行简要分析。

主电路设计原理

在本方案中，我们所设计的这种450W双驱动推挽式DC-DC变换器是一种直流变换开关电源，其输入电压为直流27V，电源输出分别为直流±20V10A和5V10A三种不同的类型。其中电源的输入与输出隔离，且输出电源的±20V和5V不共地。这样的设计能够有效防止共地带来的干扰，因此这也就使得这一DC-DC变换器在工作应用过程中具有输出稳压精度高和纹波小等优点。

在这一双驱动推挽式DC-DC变换器的主电路设计中，我们选择采用双驱动推挽结构。在输入电压较低时，推挽电路比半桥或全桥电路优越，因为任何时候最多只有一个开关管工作，在输出功率相同时，开关损耗较小。低压双驱动推挽变换器电路原理图如图1所示。

 

 

图1 双驱动推挽式DC-DC变换器电路原理图

在图1所示的双驱动推挽式DC-DC变换器电路原理图中，我们可以看到，由于驱动电路控制，使得两个功率场效应管T1、T2交替导通，且二者之间有一个死区时间，即两个场效应管都关断的阶段，在此期间电感L1保持电流续流回路。对于电流连续方式，输出电压由下式决定：

 

 

在该公式中，参数VS是输入电压，参数ton是T1或T2的导通时间，参数toff是其关断时间，参数NS和NP分别是变压器付方和原方匝数。

脉宽调制电路设计及仿真

在这一双驱动推挽式DC-DC变换器方案设计中，我们所设计的PWM脉宽调制器采用SG1525作为脉宽控制器，非常适合于驱动功率场效应管。校正补偿环节采用PI调节器，输出滤波电路采用π型滤波。PI校正补偿电路如图2所示，其传递函数可以计算为：

 

 

在上式计算的基础上，我们使用MATLAB6.5软件对5V10A的电源进行仿真，其仿真原理图如图3所示，输出电压波形曲线如图4所示。

 

 

图2 PI校正补偿电路

 

 

图3 电路原理仿真

 

 

图4 输出电压波形仿真

可以看到，在使用MATLAB6.5软件对这一双驱动推挽式DC-DC变换器主电路进行仿真后，仿真结果与公式计算结果是基本吻合的。我们将会继续就这一DC-DC变换器的驱动电路设计情况和测试结果，进行简要分析，欢迎大家继续跟进。