从升压转换器为全桥供电?

电器工程 高压 控制 直流-直流转换器
2022-01-20 08:11:52

我一直在研究设计一个 3kW DC-DC 转换器(Vin 12V 来自电池,Vout 350VDC),并在几天前实际连接了一个简单的隔离全桥 DC-DC 转换器,将 12VDC 转换为 140VDC。但是,我注意到很难使用开关的占空比来改变输出电压。将占空比从 50% 降低到 25% 只会使输出直流电压改变 10V 左右。

相反,如果我改变全桥的输入电压,效果会更好。所以我想出了一个主意:为什么不用升压转换器为全桥供电呢?我见过为全桥供电的降压转换器,如下面的电路,但从未见过为全桥供电的升压转换器。在网上搜索这个问题并没有找到任何示意图或应用程序。笔记。

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用升压转换器为全桥转换器供电并通过调制/控制升压转换器而不是调制全桥开关来控制输出电压是否可行?我对控制(还)不是很熟悉,并且不想进入一个死胡同的设计。如果有一些原理图或应用程序。网上的笔记,我知道拓扑会起作用。

我可以使用降压馈电拓扑,但我只是降低我的 12V 电源,然后用我的全桥将其升压,因此逻辑解决方案似乎是首先将 12V 升压到 48V 左右,然后驱动50% 固定占空比的全桥,进而驱动 48V 至 240V 高频变压器 (30-40KHz)。然后通过几个电容对升压的电压进行整流和平滑。

我想要电路中的反馈的主要原因是我的电源电压是一个从 10V 到 14V 变化的电池。如果没有反馈回路,这将导致输出电压发生相当大的变化。

2个回答

当您具有较大的升压电压和相当大的功率来传输全 H 桥时是最佳方式,因为您的匝数比是所有拓扑中要求最少的。所以为这个决定竖起大拇指。

此外,对于此类应用,控制直流电平并坚持使用 50:50 方波控制不仅更简单,而且更高效。我尝试过 PWM,但我遇到了高匝数次级的共振问题(导致极端损耗和过热),不得不将电路发送到墓地。所以,我认为固定占空比、可变直流控制方法是赞成的。

所以,你是把 12V 提升到 48V 并把匝数比降低 4:1 还是直接进行 12V 控制。12V 电源的匝数比将基于 24Vp-p 的主要输入,产生 700Vp-p,匝数比约为 30:1。如果您在输出绕组上使用一点电容谐振来使电压传输达到峰值,您可能会高兴地发现 25:1 将适用于低至 10V 的输入电压。

我的结论是,我会坚持使用 12V 降压稳压器的全面升压,因为它可能更有效。此外,在空载条件下,您可能会发现您需要“降压”至 2 或 3V - 这可能是 12V 的 20% - 如何从升压中获得 48V 的 20% - 它会被关闭并且溅射,您会发现在非常轻的负载下,您可能无法将电压控制得足够低,以防止输出直流电压显着高于 350Vdc。

我为类似的电压和功率范围设计了产品。您的问题的答案是:绝对可行,但在您的情况下可能没有必要。

您无法通过调整变压器上的脉冲宽度来调节电压的原因是变压器次级上的电容器。我还没有计算出所有的数学,但是如果你在次级绕组和滤波帽之间放置一个电感,我想你会发现系统完全按照预期进行调节。您会发现您的次级现在非常类似于标准降压转换器。

现在,这样做可能会引起其他问题。根据您使用的二极管,次级二极管上的恢复冲击可能会变得非常高。这就是阻止我的原因,但我在 600 伏电压下运行 8kW,所以你可能没有这个问题。

我的解决方案是运行两个阶段,或多或少如您所描述的:大哑隔离器阶段,然后是调节器阶段。在我的情况下,让变压器级直接从低压运行更有意义,然后让稳压器处于较高电压;拥有两个必须运行这些高电流的阶段会大大增加我的损失。如果您坚持使用两阶段架构,您可能还需要考虑这一点。