半桥同步整流设计报告

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1、..半桥倍流同步整流电源的设计摘要：现如今，微处理器要求更低的供电电压，以降低功耗，这就要求供电系统能提供更大的输出电流，低压大电流技术越发引起人们的广泛关注。本电源系统以对称半桥为主要拓扑，结合倍流整流和同步整流的构造，并且使用MSP430单片机控制和采样显示，实现了5V，15A大电流的供电系统。效率较高，输出纹波小。关键词：对称半桥，倍流整流，同步整流，SG3525一、方案论证与比拟1电源变换拓扑方案论证方案一：〔如下列图〕此电路为传统的半桥拓扑。由于MOS管只承受一倍电源电压，而不像单端类的承受两倍电源电压，且较之全桥拓扑少了两个昂贵的MOS管，因此得到很大的应

2、用。但在低压大电流的设计中，输出整流管的损耗无疑会大大降低效率，而且电感的设计也会变得困难，因此不适合大电流的设计。..word.zl...方案二：传统半桥+同步整流。将上图半桥的输出整流管改为低导通阻的MOSFET。如此可大大减小输出整流的损耗，提高效率。比拟适合大电流的整流方案，但变压器的绕制和电感的设计较麻烦。方案三：〔如下列图〕半桥倍流同步整流。倍流整流很早就被人提出，它的特点是变压器输出没有中心抽头，这就大大简化了变压器的设计，并且提高了变压器的利用率。而流过变压器和输出电感的电流仅有输出电流的一半，这使得变压器和电感的制作变得简单。并且由波形分析可以知道，输

3、出电流的纹波是互相抵消的。该电路的缺乏是电路时序有要求，控制稍显复杂。由上分析我们选择方案三。..word.zl...2控制方案选择方案一：由于控制芯片SG3525输出两路互补对称的PWM信号，那么可将控制信号做如下设置〔如下列图〕。将驱动Q1的信号与Q4同步起来，Q2和Q3的信号同步，那么可以实现倍流同步整流的时序同步，方案简单易行，但由于SG3525在输出较小占空比时有较大的死区，那么输出MOSFET的续流二极管会产生较大的损耗。..word.zl...方案二：。。。。。反激变换。。。。将SG3525的驱动信号反向后送入输出整流MOS管，如此可以极大的减少低占空比时

4、的损耗，且仅需一对反向驱动，应选用方案二。二、电路设计与参数计算1总体方案设计电路整体采用半桥构造，电压型控制器件SG3525产生PWM控制信号，频率为30KHz，分别经过半桥驱动IR2110和双反向驱动MAX626，分别驱动开关管和输出整流MOS管。功率变换产生的电压波形经倍流整流输出。电流采样使用高端电阻采样，为0.005欧。电流信号转化为电压信号，经放大、比拟，送至单片机和控制芯片。单片机LCD显示输出电压、电流并且可以通过按键调节电压和电流过流点。下列图为总体的系统框图。..word.zl...2电源主电路设计根据指标，系统输入电压为25~30V，输出电压为5V

5、，输出电流为15A，输出电流过流点为18A(+-1A)。输出整流管我们选择了IRF3025。其耐压值为55V，额定电流为110A，导通阻为8m欧。非常适合用作同步整流的低压大电流构造。控制芯片我们选用SG3525，这是一款非常实用的电压型控制器件。它自带了高精度的5.1V基准，工作电压宽，具备软启动和输入高电平关断，其输出采用图腾柱输出，拉灌电流达200mA。驱动芯片采用IR2110和MAX626。IR2110为专用的半桥驱动芯片，其输出入电流达2A，延时短。MAX626输出峰值电流达2A，开关延时仅20ns。反应控制使用光耦PC817+TL431精细基准，适应性强。

6、1.1主变压器的设计绝大多数磁性元件都是自行设计的，变压器作为功率变换的主体，其设计的好坏直接影响到系统的质量。根据要求，输入电压为25~30V，输出电压为5V，输出电流为15A。效率>80%。那么输出功率Pout=75W，Pin=93.75W我们选用EC40的磁芯，其高宽比拟大，且便于绕制。..word.zl...平均输入电流Iin=Pin/Vin=3.8A，输入峰值电流Ipk=2.8Pout/Vin(min)=8.4A由：V=NAe(dB/dt)Np/Ns=Vp/Vs=(Vin/2)/(Vout/D)得：匝比N=Np/Ns=5：6；Dmax=0.3；再考虑大电流下的

7、铜损和铁损，变压器原边取5匝，副边取6匝，辅助绕组取7匝。原边采用线径0.47的铜线4线并绕，副边采用9线并绕。1.2输出滤波器设计及计算由于采用倍流同步整流，输出滤波器的平均电流只有输出电流的一半。由：V=L(di/dt)可知电感L=Et/r*Io,其中Et为电感的伏秒数，r为输出电流的纹波比，Io为电感平均电流。为了到达纹波峰峰值小于10mV，我们取L=400uH，可以满足要求。输出电容与电感一起，对于负载的能量传送和谐波抑制有十分重要的作用。输出电容我们采用大容量电解电容加高频特性好的薄膜电容。根据C=Iout(max)*D/f*V