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基于半桥电路的48V3A电动自行车充电器设计

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TL341的阴极到阳极的电流变大,使光电耦合器的三极管输出的电流变大,即就是SG3525的1脚接地分流增大,使得SG3525的输出脉冲变窄,最终将导致输出电压????减小。同理,如果输出电压????减小,可通过反馈调节使之升高。

由于我们使用了光电耦合器,把输出和输入隔离成两个部分,这样做减少了弱电和强电的电磁干扰,使得电路的抗干扰能力得到提高,并且我们的蔡妍对象是输出电压,对稳压性能也是一种保证。但是这么做的缺点就是会使得是外接元件太多,增大了电路的复杂性,增加生产成本。但是与其秀的性能相比完全可以忽略这些不足了。

图3-13电压反馈电路

3.2.7 电流反馈电路

要想主电路稳定可靠的工作,光有电压反馈环节是不够的,我们还需要添加电流反馈环节,从而更好的保护电路,使电路的稳定性得到更大的提升。电流反馈电路图如图3?14所示。该电路主要由两个电流反馈放大器核心构成,实现对电流的样处理,并且反馈给SG3525的1脚,实现对主电路的过电流保护。

电流反馈的核心是比较放大器,比较放大器具有一个同相输入端、一个反相输入端以及一个输出低阻抗。在没有输入时,同相输入端电压将会产生一个高输入电阻,反相输入端会出现同相输入端的电压。由于我们并不能保证缓冲器是理想的情况,所以它会产生一个增益??(??),这可增益受频率变化的影响,DC幅度非

26

常接近1V/V,通常为0.996V/V。

图3-14电流反馈电路图

缓冲器的作用有两个:

(1) 保持反相节点电压与同相输入电压同步; (2) 提供一个低阻通路来让误差电流通过。

????

=??+∝ ?? (1+????)1+

????+????(1+??)

????????

??

3?4

??(??)??

??

其中(1+????)是噪声增益

环路增益可表示为:

????=

??(s)

????+????(1+??)

??

????

3?5

这个公式表明了环路增益与反馈电阻的比例关系,通过公式可以看出,可以用反馈电阻作为电流反馈放大器的主要补偿方式。事实上,如果增加(BW)反馈电阻的级带宽,不仅会增大其带宽,同时还会使反馈电阻降低。所以实际应用中,我们并不能过度的降低反馈电阻的阻值,不然将会导致放大器会出现震荡。如果R≠0,带宽与增益的比例关系就不成立,这时增益带宽的结果无关。 3.2.8辅助供电电路

为了使控制电路和驱动电路稳定可靠的工作,我们必须设计一个可靠的供电电路,我们称之为辅助供电电路。辅助供电电路的重要作用就是给驱动电路和控制电路提供稳定的低压电源,其比较常见的输出电压有24V、15V、12V、5V 等,而本设计选择的是15V。接下来介绍一下辅助供电电路的工作原理。

辅助供电电路图如图3?15所示。220V的工频交流电经过全波整流、滤波处理之后接入LM7815,通过LM7815的稳压作用使得该辅助供电电路的输出电压始终稳定为+15V,并且给控制电路和驱动电路供电,保证驱动电路和控制电路的芯片VCC电压始终为+15V,从而保证了控制电路和驱动电路的稳定性和可靠性,也保证了整个电路的稳定性和可靠性。

27

图3-15辅助供电电路图

4变压器的选择和元器件参数计算

4.1变压器的设计

①确定变压器的电源参数

????范围:交流220V±40V,50Hz; 输出电压:48V/3A; 效率:≥85%;

纹波电压:Vp_p<50????; 负载稳定度:≤±1%; 电压稳定度:≤±1%; 最大温升:50℃; 开关频率:40KHz; 冷却方式:自然通风; 占空比:0.4;

②确定占空比绝对限制??lim,假定??imin时??max(保证动态响应)和额定??i??:??lim:0.47?2; 额定??max:0.42?2; 额定??i??:

??imin??max180×0.42×2

==75.6 4?1 22??imax??lim260×0.47×2

==122.2 4?2 22③计算二极管正向压降:

????=48+1=49?? 4?3

④计算希望的匝比:

????????260n==′==5.34?4

????1U??49取匝数比为6 ⑤计算AP值

根据要求选择EI型铁芯

35??35×120??

AP=????????===3500????44?5

????????????40×0.03查表得,EI25的AP为3662.47mm4,满足设计要求,但是很容易引起铁芯磁

28

饱和,而且原副边匝数过多,铜耗相对较大。如果选EI28的话磁芯相对较大,裕量也很充足,比较适合。查表得EI28的????为77.04????2。

⑥计算次级匝数:

′′????????????????49×0.025×103

????1===≈265.014?6

?Φ2×????????×????2×0.03×77.04为了保证为整数匝,可适当选取????1=266 ⑦确定初级匝数

????=??????1=6×266=15964?7

取????=1596

重新计算??i??和最坏情况时的

??i??=??????=6×49=294??4?8

0.16×14.1

????????==0.288??

7.84⑧计算50KHz时的穿透深度

δ=

⑨计算线圈有效值

2??2 2×3??1===0.57??4?11

??6⑩确定次级线圈

????1=

查AWG导线规格表确定导线规格 确定初级线圈

????2

??2

=4?13 ????1

4?12 ??7.65 ??=

7.65 40000=0.38254?10

查AWG导线规格表确定导线规格

根据以上计算的参数分析,我们选择次级线圈导线电流密度4A/????2,所需绕组导线截面积为3/4=0.75????2;同理可选择初级线圈导线电流密度为4A/????2,所需绕组导线截面积为0.21/4=0.05????2。

29

4.2 输出滤波电感选择

工作在电流连续模式,电感量为

??????off49?100???1L≥==2.45mH4?14

???2?0.1?1取L=2.45mH。

式中:Ui——电感输出端电压(V);

1

D?Ton/Ts——占空比;

fs?1/Ts——开关频率(Hz); I0——输出电流(A);

Ton,Toff?Ts?Ton——输入电压的高电平(导通)时间和低电平(截止)

时间,k??I/2I0。 一般选取k=0.05~0.1。

4.3 SG3525确定频率的电容和电阻参数计算 由

1

????=4?15

????

得:

11?4

????===0.25×104?16 3??40×10??

D=

得:

??????=??????=0.4×0.25×10?4=0.1×10?44?18

????=0.7????????+3????????=??on+??off4?19

得:

??on=0.7????????,????????=3????????4?20

所以有:

D=

??on0.7????????0.7????===0.44?21 ????0.7????????+3????????0.7????+3????

30

??on

4?17 ????

基于半桥电路的48V3A电动自行车充电器设计

TL341的阴极到阳极的电流变大,使光电耦合器的三极管输出的电流变大,即就是SG3525的1脚接地分流增大,使得SG3525的输出脉冲变窄,最终将导致输出电压????减小。同理,如果输出电压????减小,可通过反馈调节使之升高。由于我们使用了光电耦合器,把输出和输入隔离成两个部分,这样做减少了弱电和强电的电磁干扰,使得电路的抗干扰能力得到提高,并且我们的蔡妍对象是输出电压,
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