推挽电路

开关电源模块并联供电系统

摘要：

本系统以推挽电路为主电路、以集成PWM芯片SG3525为控制核心，实现24V输入、额定输出8V、满载16W的DC/DC变换。通过SG3525的闭环调整，两路DC/DC变换器实现并联输出，且两路输出电流可按指定比例调整。以单片机DSPIC30F2012为主控芯片，实现对DC/DC变换的电流采样、基准给定及系统的控制管理。

实验结果表明：DC/DC变换器在全负载范围内稳压精度大于99%，系统满载效率大于80%；按指定模式并联输出时，各DC/DC变换器的输出电流相对误差绝对值小于2%，且电路能精确实现过流保护。

Abstract:

A push-pull circuit of the system is the main circuit, The SG3525 PWM chip integration for the control of the core, to achieve 24V input, depending on the output 8V, loaded with 16W of DC / DC converter. SG3525 through closed-loop adjustment, two DC / DC converters to achieve parallel output, and two output currents can be specified scaling. As the master chip to chip DSPIC30F2012, to achieve the DC / DC converter of the current sampling, the benchmark for a given system control and management.

The results show that: DC / DC converter at full load regulation accuracy within 99% full load efficiency is more than 80%; parallel output mode specified when the DC / DC converter output current relative absolute error less than 2%, and the over-current protection circuit accurately.

关键字：开关电源；推挽式变换电路；SG3525、

1．方案论证与选择

1．1主电路的选择方案

方案一：主电路部分采用推挽式变换电路。该电路的结构特点就相当于两个单端正激变换电路通过高频变压器形成并联结构，电路不需单独的去磁电路就能正常工作。由于推挽式开关电源中的两个控制开关轮流交替工作，其输出电压波形非常对称，并且开关电源在整个周期之内都向负载提供功率的输出，因此推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。其主要优点有：

（1）推挽式开关电源输出电流瞬态响应是速度较高，电压输出特性比较好；

（2）推挽式变换电路的功率开关管是共地的，驱动时不用隔离，因此驱动方便；（3）只用两只功率管就可以输出较大功率；

（4）推挽式变换电路的功率开关管最大承受而被的输入电压。

该电路的缺点就是：虽然该电路结构简单，驱动容易，但因其开关管承受的电压过高，存在两个开关管同时导通的危险，使这种电路在较大功率的开关电源中较少采用。

方案二：主电路部分采用全桥式变换电路。该电路与推挽式一样有两组开关器件轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。因此，全桥式变换电路输出功率很大，工作效率很高。该电路的特点有：

（1）功率开关管的耐压值特别低，所使用的开关管的额定电压可以比推挽式的低一半；

（2）电路中的四只功率开关管驱动时要隔离；

（3）此电路主要用于输入电压比较高的场合；

（4）全桥式变换电路的利用率比推挽式的利用率要低。

全桥式变换电路最大的缺点就是半导通区，损耗较大，不适宜用于工作电压较低的场合，否则工作效率会很低。另外，全桥式变压器开关电源中的四个开关器件连接没有公共地，与驱动信号连接比较麻烦。

方案三：主电路部分采用半桥式变换电路。在高压开关电源中，功率输出大的一半都使用半桥式变换电路。半桥式变换电路与推挽式一样有两个开关管轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍，其主要特点主要有：

（1）功率开关管的耐压值特别低

（2）与全桥式变换电路相比，少用两只功率开关管；

（3）与全桥式变换电路相比，在输入输出相同的情况下，功率开关管的电流额定要提高一倍。

其缺点就是：因为高频变压器上施加的电压幅值只有输入电压的一半，与推挽式电路相比，欲输出相同的功率，则变压开关管必须流过2倍的电流。

方案四：主电路部分采用Buck变换电路。Buck变换电路式一个具有纯电阻负载的降压型变换电路，电路的输出平均电压不会高于直流输入电压。它具有效率高，体积小的优点，但是Buck变换电路的输出纹波大，开关噪声大，高辐射的缺点。

综合比较，基于用于小功率开关电源供电系统和利用率较高的考虑，采用方案一。

推挽式变换器电路属于双端式变换电路。其高频变压器工作于磁滞回线的两侧，是一种设计简单、工作合理的线路，适用范围比较广。

1．2系统的基本组成

1.2.1 根据题目要求,系统电路主要分为主电路、PWM控制电路、滤波电路、输出电流取样电路、辅助电源、过流保护部分组成。如图1所示：

图1 系统电路框图

1.2.2 系统电路的工作原理

输入电压经推挽电路降压后，由于低路电流在分流支路上分配不均匀因而在主电路上支路进行电压取样并将取样信号通过SG3525进行调控，通过比较控制脉宽来调制电压。取样电压还经一个反相求和电路进行3路电压分配，然后分别将各支路电路接入比较电路按要求进行筛选，筛选出来的电路又经一同相求和电路，然后将信号传送给下一个SG3525，进而通过PWM来控制从电路的输出电流，使主从电路的电流之比按照相应的要求进行调控。而当输出总电流过大时过流保护电路通过接软开关使总电流降低，从而达到保护电路的目的。

2．理论分析与参数计算

2．1器件选择：

本系统采用MOSFET、肖特基二极管、SG3525、MC34063、放大器等组成。2.1.1 MOSFET是一种多子导电的单极型电压控制器件，它具有开关速度快、高频性能好、输入阻抗高、驱动功率小、热稳定性优良、无二次击穿、安全工作区宽和跨导线性度高等显著特点，在各类小功率开关电路中得到极为广泛应用。

2.1.2肖特基二极管具有以下特点：

（1）反向恢复时间段，工作频率高；

（2）正向压降小，开启电压低，正向导通损耗小；

（3）开关时间短，开关损耗比较小；

（4）耐压较低，反向漏电流较大，温度特性较差。

2.1.3 SG3525的特点有以下几个：8到35V工作；内部软启动；5.1V参考电压，微

调至±1%；逐个脉冲切断；锁存脉冲宽度调制器为防止多脉冲。

2.1.4 M34063：该器件本身包含了DC／DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜，可用于升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心，由它构成的DC／DC变换器仅用少量的外部元器件。MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流－直流变换器控制部分。其主要特点是:能在

3.0-40V的输入电压下工作；短路电流限制；；低静态dianliu输出开关电流可达1.5A（无外接三极管）；输出电压可调；工作振荡频率从100Hz至100KHz；可构成升压、降压或反向电源变换器。