2 电路设计与参数计算
2. 1 主电路器件的选择和参数计算
2. 1. 1 电感量计算
主电路的主要参数为: 整流滤波后的直流输入电压18 ~ 26 V,输出电压在30 ~ 36 V 范围内可调,最大输出电流2 A,开关频率取10 kHz,Boost 电路工作在电流连续工作模式( CCM) 。
忽略电路的损耗,根据Boost 电路输出电压表达式,可得PWM 占空比:
最大占空比Dmax发生在输入直流电压最低( 18V) 而输出直流电压最高( 36 V) 的时候,最小占空比Dmin发生在输入直流电压最高( 26 V) 而输出直流电压最低( 30 V) 的时候,根据式( 1) 计算Dmax为0. 5、Dmin为0. 13。
取电感器电流的变化量为半载时输入电流的30 %,即:
最坏的情况为占空比最小的时候,根据电流临界连续条件求得电感值为:
实际取值500 μH。
2. 1. 2 主开关管选取
主开关管承受的最大漏源电压为最大输出电压36 V,考虑到过载条件,开关管最大实际漏源电流为:
考虑到实际电压电流尖峰和冲击,电压电流耐量分别取2. 5 和2 倍裕量,即应选取耐压高于90 V,最大电流12 A。实际选用IRF3710 型MOS 管,最大漏源电压100 V,最大漏极电流57 A,通态电阻25 mΩ,最高开关频率超过1 MHz。
2. 1. 3 快恢复二极管选取
二极管选取依据是通态平均电流:
式中,η 为波形系数; IF( AV) 是实际通态平均电流。考虑到实际系统控制时占空比的变动性,依据最大峰值电流( 5. 75 A) 选取FR607。
2. 1. 4 输出滤波电容选取
设计输出电压的纹波小于200 mV,考虑到负载电流可能达到3 A,实际选用1 000 μF /50 V 的电解电容。
2. 2 控制电路设计与分析
Boost 变换器控制电路如图( 2) 所示,输出电压经取样电阻R1、R2反馈到UC3842 的电压误差放大器的反相输入端,与其内部基准电压Uref比较之后得到误差电压Ue,经过电压调节器,送入UC3842 的电流比较器,与主开关源极上的取样电阻Rs上取得的电流信号进行比较,产生PWM 输出。电压调节器为PI 调节器( 在该芯片1 脚和2 脚之间并积分电容和比例电阻) . 2. 2. 1 开关频率的设计
开关频率由UC3842 第4 脚锯齿波发生器的定时电容、电阻确定其计算公式为: