有關(guān)電動(dòng)輪椅充電器資料

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1、2 4 0 W諧振式電動(dòng)輪椅充電器 圖7-68是240W皆振式電動(dòng)輪椅充電器，該充電器具有重量輕、充電時(shí)間短、充 電效率高與放電時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： (1)輸入電壓：90~264V AC; ⑵輸入頻率：47~63Hz (3)輸出電壓：24V; (4)輸出電流：10A; (5)充電特性：包壓、恒流； (6)轉(zhuǎn)換效率：之86% (7)保護(hù)功能：過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、短路保護(hù)。 電路由輸入保護(hù)電路、EMI抑制電路、輸入整流濾波電路、功率因數(shù)校正電 路、直流轉(zhuǎn)換電路、輸出整流濾波電路、輸出反饋取樣電路及過(guò)電壓、過(guò)電流、 過(guò)熱保護(hù)電路組成。這些電路的工作原理及特點(diǎn)在前面的

2、電路中已詳細(xì)討論過(guò)。 這里不再重盜。下面就充電器電路中采用的幾種集成電路講行簡(jiǎn)單介紹。 圖7-68 240W諧振式電動(dòng)輪椅充電器電路(二) 圖7-68 240W諧振式電動(dòng)輪椅充電器電路(一) 7.15.1 NCP1653的特性及功能簡(jiǎn)介 1 . NCP1653勺特性 NCP1653是一款設(shè)計(jì)成連續(xù)導(dǎo)通型(CCM的功率因數(shù)校正用的升壓電路， 它可以工作在跟蹤升壓或固定輸出電壓兩種模式，工作頻率固定于 100kHZ,有 效地減少了升壓電感的體積，減小了功率 MOS的電流容量，從而降低了成本。 NCP1653t DIP-8及SO-8兩種封裝，且外圍元件數(shù)量很少，及大地簡(jiǎn)化了 CCM 型的

3、PFC的操作，它還集成了高可靠的保護(hù)功能， 因此NCP165免一款堅(jiān)固、耐 用又小巧靈活的PFCB動(dòng)器。 2 .NCP1653各弓I腳輸出端及功能 (1) FB/SD反饋及關(guān)斷。該端接受反饋電流I FB ,它正比于FPC電路的輸出 電壓，這個(gè)電流大小用于調(diào)節(jié)輸出電壓、輸出過(guò)電壓保護(hù)及輸出欠電壓保護(hù)。 (2) U 一控制電壓軟啟動(dòng)。該端電壓直接控制輸入阻抗，即電路的功率 countrol 7 因數(shù)，外接一個(gè)電容以限制該引出腳帶寬，典型為 20Hz以下，以便實(shí)現(xiàn)單位功 率因數(shù)。在II 一 =0時(shí)，器件無(wú)輸出，因此該引腳也用做軟啟動(dòng)。 countrol (3) In輸入電壓控制。該端流入一

4、個(gè)由輸入電壓給出的電流 [.，它正比 vac 于輸入電壓的均方根值，電流1Vac還用于功率限制，OPL> PFC的占空比調(diào)制。 vac 2 當(dāng)乘積Is，vac達(dá)到3(nA)以上時(shí)，OPL激活，并占空比減少，用降低U countrol 的方式減小輸入功率。 (4) CS輸入功率檢測(cè)。該端給出一個(gè)電流|S,它正比于電感電流|L,檢 測(cè)電流1s用于過(guò)電流保護(hù)(OPL,過(guò)功率限制及占空比調(diào)制，當(dāng)| S達(dá)到200mA 以上時(shí)，OPUI3開(kāi)始工作并禁止輸出。 (5) VM乘法器電壓。該端提供一個(gè)電壓 U M用于PFC的占空比調(diào)制，PFC 輸入電路的輸入阻抗正比于外接此端的電阻 rm ,器件工作

5、在平均電流型時(shí)要在 此處外接一個(gè)電容Cm ,否則電路將工作在峰值電流型模式。 M (6) GN必共端。 (7) drv驅(qū)動(dòng)輸出。給出調(diào)制脈沖，驅(qū)動(dòng)外接的功率 MOSFET。 (8) UCC電源電壓。它給器件提供工作電壓，工作范圍為 8.75?18V, UVLO 閾值電壓為13.75V。 3.1.3. 功能描述 NCP1653是一款設(shè)計(jì)成固定頻率、連續(xù)電流型工作的功率因數(shù)校正升壓 控制器，它可以工作在峰值電流型和平均電流型。 固定工作頻率容易解決EMI問(wèn)題，并限制輻射的噪聲，減少對(duì)周邊系統(tǒng) 的噪聲，減少對(duì)周邊系統(tǒng)的污染。 CCMJ式工作減小了 di/dt ,從而降低干擾。 NCP16

6、53俞出級(jí)2&出±1.5A驅(qū)動(dòng)能力，從而可驅(qū)動(dòng)大功率 MOSFET適于大功率 輸出應(yīng)用。 NCP1653可以做恒定電壓輸出，也可以做跟隨式電壓輸出，跟隨型可有 效的減少PFC電路電感的體積，降低對(duì)功率MOS勺要求。用這種技術(shù)，輸出電壓 不必設(shè)定在不變的電平，可根據(jù)輸入電壓和負(fù)載決定，允許較低的輸出電壓，可 降低電感及MOS勺成本。 3.1.4. NCP1653提供下述保護(hù)特色 過(guò)壓保護(hù)(OVP、欠壓保護(hù)(UVP、過(guò)功率保護(hù)(OPL、過(guò)流保護(hù)(OCP、 熱關(guān)閉(TSD。 7.15.2 L6598的功能簡(jiǎn)介 1 .器件描述 L6598是一款用BCD兌線(xiàn)技術(shù)制造的集成電路，它能驅(qū)動(dòng)功率M

7、OSE IGBT,在半 橋拓?fù)渲校琇6598用其全部特性(如VCO軟啟動(dòng)、運(yùn)放)提供需求，來(lái)執(zhí)行諧 振式SMPS勺控制特性。僅用很少的外部元器件，甚至通過(guò)元器件可以接到高壓 (直到600V),它也可以工作在低壓狀態(tài)下。 2 .器件引腳 1腳（CSS）：軟啟動(dòng)定時(shí)電容。提供軟啟動(dòng)特性，電容 Css軟啟動(dòng)時(shí)間根 據(jù)關(guān)系式Tss = KsSMCss（tPyM KSS=0.15s/NF ）。在穩(wěn)定狀態(tài)，1腳電壓是5V, 在Tss間隙時(shí)間內(nèi)，電流Iss （為If啟動(dòng)的函數(shù)）給電容充電，另外，Tss設(shè)置 SS SS F SS 在Kss^Tss，它只取決于 Css的值。 SS SS / Ss ss

8、 2腳（RfataC：最大振蕩頻率設(shè)置。將一個(gè)電阻接于該腳和地之間，以設(shè)置 Tatalt 起始頻率值，并固定于 f m.n之差。（f幅代＞ T min）在該腳上的電壓固定為 U REF =2V。所以，Rfata代調(diào)整| fsta代=^^， Rfata"宜建議不小于25k?。 Rfsta1t 3腳（Cf）：振蕩器頻率設(shè)置。電容Cf與Rfata代和Rfmin 一起設(shè)置f sta代和 f 0正常工作時(shí)，該腳呈三角波。 min 4腳（Rf min）：最低振蕩頻率設(shè)置。將電阻連接在該端接地。以設(shè)置f 值。 Rfmin min 該端電壓固定為U REF=2V。所以，Rfmin設(shè)置的］fm

9、in電流等于U REf/ Rf min。為 精確設(shè)置頻率，Rf min值建議不小于25k?。 5腳（OP°u」：運(yùn)算放大器的輸出端，1M增益帶寬乘積，這種運(yùn)放是一種可 以滿(mǎn)足任何需要的無(wú)特征放大器。為完成一個(gè)反饋控制環(huán)路，該腳憑借特有的電 路可以接到Remind端子。 6腳（OPoN 1 ：運(yùn)算放大器的反相輸入端。 7腳（OPON +）：運(yùn)算放大器的同相輸入端。 8腳（EN1：該端強(qiáng)迫器件處于鎖閉狀態(tài)（與欠壓狀態(tài)相同）。高電壓有效， 典型的閾值電平是0.6V,這里有兩種方法可以重新開(kāi)始運(yùn)行。一是降低電源電 壓到鎖定閾值之下，然后再升高電壓到正確的供應(yīng)值；二是激活 EN2輸入，EN

10、是為了大故障設(shè)計(jì)的，如短路或開(kāi)路。 9腳（EN2：輸入在1.2V開(kāi)始激活，當(dāng)激活時(shí)，強(qiáng)制一個(gè)軟啟動(dòng)的程序。 EN2電平普遍在EN1之上，它可以取消EN1的鎖定。 10腳（GND：接地端。 11腳（LVG :低邊驅(qū)動(dòng)輸出。該端連接到半橋電路低邊功率 MOSFET柵極。 將一個(gè)電阻接在該端和功率MOS勺柵極之間，用于減少驅(qū)動(dòng)峰值電流。 12腳（VS）：電源電壓端。該端連接一個(gè)電源濾波電容。內(nèi)部鉗制在15.6V 電源電壓限制。 13腳(N。：空腳不接，該端內(nèi)部不接，它增加高壓電路和低壓電路的距離， 增加的距離對(duì)絕緣性非常有益。 14腳(OUT：高邊驅(qū)動(dòng)浮地參考端，該端必須緊密地連接到高邊

11、功率 MOS 的源極。 15腳(HVG：高邊驅(qū)動(dòng)輸出，該端必須連接到半橋高邊功率 MOS勺柵極， 用入一個(gè)電阻接在該端和功率 MOS1問(wèn)，可用于減少驅(qū)動(dòng)峰值電流。 16腳(vboot)：提升電壓端，升壓電容必須連接在該端和 Vs之間，專(zhuān)利 集成電路技術(shù)取代了外部高壓二極管，這個(gè)特點(diǎn)是用高壓 DMO院成與低邊同步 MOSFE的驅(qū)動(dòng)。 3 .內(nèi)部電路 L6598的內(nèi)部框圖如圖7-69所示，其簡(jiǎn)化等效電路及波形如圖 7-70、圖7-71 所示。該半橋變換器由開(kāi)關(guān)器件 VT1和VT2,諧振電感L1、磁化電感L2及諧 振電容C1、C組成。二極管VD1和VD2是VT1、VT2的寄生體二極管。開(kāi)

12、關(guān) 器件VT1和VT2重復(fù)交替地開(kāi)和關(guān)。開(kāi)啟和關(guān)斷時(shí)間相同，各 50%占空比。 該電路有以下三個(gè)狀態(tài)： (1) L1和C1+C2之間的諧振電路工作，它給負(fù)載提供電功率。 (2) L1+L2和C1+C2之間的諧振電路工作。它不對(duì)負(fù)載提供電功率。 (3) C01+C02，L1+L2及C1+C2之間的諧振電路工作，C01、C02是V「、 VT2的寄生電容，它用于實(shí)現(xiàn) MOSFET的ZVS。 (4)在VT1中，反向電流流過(guò)寄生二極管 VD1 ,VT2此時(shí)關(guān)斷。L1和C1+C2 之間的諧振電流起始值在t0處是-I2,它與L2中電流重合。L2中電流以速率 nUOUT/L2增力口(n=N1/N2

13、, N2=N3)。在t0時(shí)刻，C01放電，其上電壓變?yōu)?。?零電壓開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了 C2上的電壓進(jìn)一步降低，C2正在放電。 t1~t2時(shí)刻，VT1導(dǎo)通，VT2關(guān)斷。 諧振電流流經(jīng)VT1 ,與t0~t1時(shí)刻方向相反。諧振電流正弦式增長(zhǎng)，并達(dá) 到最大值，然后減小。直到在t2時(shí)刻與L2中電流重合。諧振電流與L2中電流 之差流過(guò)變壓器，一次繞組 N1,將功率送到負(fù)載。 t2~t3時(shí)刻，VT1導(dǎo)通，VT2關(guān)斷。 L1中電流I1與I2中電流在t2處重合。此時(shí)沒(méi)有電流流過(guò)變壓器的二次繞 組，在此模型下，L1+L2與C1+C2諧振。 t3~t4時(shí)刻，VT1在t3時(shí)刻關(guān)斷，VT1與VT2都處在關(guān)斷狀態(tài)。

14、儲(chǔ)存在VT2寄生電容中的電荷借助L1+L2及C1+C2之間的諧振電流放電， 而C01反過(guò)來(lái)充電。 14r5時(shí)刻，VT1關(guān)斷，諧振電流流過(guò) VT2的寄生二極管VD2。 在t4時(shí)刻C02放電，其值變?yōu)?,能實(shí)現(xiàn)ZVS導(dǎo)通。 15r6時(shí)刻，VT1關(guān)斷，諧振電流流過(guò) VT2的寄生二極管VD2。 諧振電流流過(guò)VT2,并與14r5時(shí)刻相反方向。諧振電流正弦式減小并達(dá) 到最小值，然后又增加，直到在t6時(shí)刻與L2中電流重合。 諧振電流和L2中電流之差會(huì)流過(guò)變壓器一次繞組 N1 ,于是功率傳至負(fù)載。 t6?t7時(shí)刻，VT1關(guān)斷，VT2導(dǎo)通。 L1中電流I2與L2中電流在t6時(shí)刻重合，此時(shí)無(wú)電流

15、流過(guò)變壓器的二次繞 組，功率供給到負(fù)載。 t7~t8時(shí)刻，VT2關(guān)斷，VT1及VT2處于關(guān)斷狀態(tài)。 VT2的寄生電容Co2借助L1+L2和C1+C2之間的諧振電流充電。反過(guò)來(lái) C01放電。這時(shí)電流又回到初始狀態(tài)，周期性地重復(fù)下去。 這種諧振電路的主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有開(kāi)關(guān)損耗出現(xiàn)在 MOSFET上。因?yàn)樗募?生二極管攜帶電流、電壓跨過(guò)MOSFET時(shí)，在MOSFET流過(guò)正向電流之前為零。 這里還有關(guān)斷損耗，但可能被 MOSFET器件上小的吸收回路電容給抹去，其不 要放電。儲(chǔ)在任何跨過(guò)器件的電容中的能量都會(huì)靠對(duì)應(yīng) MOSFET關(guān)斷的效能返 回到直流源中。 最重要的特性 (1)高壓電(直到60

16、0V)輸入和降低dv/dt (150V/ns)于整個(gè)溫度范圍內(nèi)。 (2) 250mA (源出)/450mA (漏入)的驅(qū)動(dòng)電流能力。 (3)欠壓額定。 圖7-69 L6598內(nèi)部框圖 (4)精確的電壓控制振蕩器和軟啟動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移功能。 (5)集成式升壓驅(qū)動(dòng)用于電容升壓。 圖7-70 簡(jiǎn)化等效電路圖 7.15.3 NCP1027 主要特性及功能 1.NCP1027的主要特性 NCP1027是個(gè)專(zhuān)用芯片，用于自由運(yùn)行準(zhǔn)諧振電流模式反激離線(xiàn)式 變換器，它有如下主要特征及功能。 (1)電流模式控制。一次電流逐周期檢測(cè)對(duì)于防止磁芯飽和，以 及嚴(yán)重電源故障引起一次電流過(guò)電流有很重要的意義。

17、 (2)臨界模式準(zhǔn)諧振運(yùn)作。通過(guò)檢測(cè)輔助繞組電壓的零點(diǎn)來(lái)防止 變換器在任何輸入和輸出條件下進(jìn)入電流連續(xù)模式。 (3)通過(guò)合理的延時(shí)，開(kāi)關(guān)直接在電壓最小值時(shí)轉(zhuǎn)換，改善了 EMI噪聲并提高了效率。 （4）動(dòng)態(tài)自供電。在運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論輸出電壓如何變化都能保 證芯片正常工作。當(dāng)電源過(guò)電壓時(shí)，NCP102將進(jìn)入鎖定模式。當(dāng)ucc 低于4V時(shí)，控制器完全鎖定停止工作時(shí)，動(dòng)態(tài)供電同樣給芯片供電。 （5）過(guò)電壓保護(hù)。通過(guò)在輔助繞組上取樣，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)電壓時(shí)， NCP1027W進(jìn)入鎖定模式。當(dāng)UCC低于4V時(shí)，控制器完全鎖定停止 工作，例如用戶(hù)拔掉或重新插上插頭。外部可以調(diào)整過(guò)電壓保護(hù)值。 （6）過(guò)

18、載保護(hù)。通過(guò)連續(xù)檢測(cè)反饋回路的特征，一旦電源過(guò)載， NCP102僦進(jìn)入“打嗝”工作模式；過(guò)載消失， NCP1027t新工作。 2.NCP1027的引腳及功能 1腳（DMG：磁芯復(fù)位檢測(cè)與過(guò)電壓保護(hù)。變壓器輔助繞組保證工作 在斷續(xù)模式，該腳電壓達(dá)到7.2V時(shí)，過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作。 2腳（FB）:峰值電流設(shè)置引腳。該腳直接與光耦相連，通過(guò)對(duì)峰值 電流的設(shè)置來(lái)控制輸出功率，當(dāng)反饋電壓低于內(nèi)部跳躍點(diǎn)時(shí)將自動(dòng)關(guān) 閉輸出脈沖。 3腳（CS）:電流取樣和跳躍模式設(shè)置點(diǎn)。該腳擔(dān)負(fù)一次電流取樣和 內(nèi)部L、E、B比較器信號(hào)輸入功能，在該腳串入一個(gè)電阻能控制跳躍 模式的動(dòng)作點(diǎn)。 4腳（GND： IN內(nèi)部邏

19、輯地。 5腳（DRV：驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端。驅(qū)動(dòng)外部功率 MOSFE管。 6腳（Vcc）： IC電源供應(yīng)端。該腳需外接一個(gè)電解電容，典型值為 10吁。 7腳（N。：空腳。與HV端隔開(kāi)一定距離，保證有足夠的漏電距離 8腳(HM：高壓輸入端。直接連接到直流母線(xiàn)高壓側(cè)，給引腳 vcc旁 路電容提供橫流充電電流。 本充電器由于采用了上述三種集成電路，使其充分發(fā)揮了各自的優(yōu) 點(diǎn)，從而使電路性能達(dá)到了最高的提升，開(kāi)關(guān)管工作在 ZVS狀態(tài)，具 有高的轉(zhuǎn)換效率與低的電磁干擾輻射。 圖7-71工作波形 1.設(shè)計(jì)過(guò)程 轉(zhuǎn)換器方塊原理圖可以分為幾個(gè)部分，如圖 7-69所示，包括輸出整流和濾波、 變

20、壓器和諧振元件、半橋驅(qū)動(dòng)器控制等。目標(biāo)范圍是給出一個(gè) 200W交流適配器 的設(shè)計(jì)，下面是一些參數(shù)和要求。 (1)輸出電壓U 0=24V,最大輸出電流控制在I 0 =1.0?10A。 (2)寬范圍交流輸入電壓85?264M (3)需要高功率因數(shù)，總線(xiàn)電壓應(yīng)該是 360?420M基于這些值，我們可以 開(kāi)始設(shè)計(jì)輸出級(jí)濾波器。 (4)二次側(cè)的電流關(guān)系式(假設(shè)為近似正弦波形)。 Iopk"57 I 0=15.7A Iorms=Io2k=11.1A I crms = 12rms 一 I 0 =4.82A 2 .輸出濾波器和整流 需要使用高質(zhì)量的電解電容，設(shè)置極限為 <1%輸出電壓紋波是等效

21、用聯(lián)電 阻的函數(shù)(電容結(jié)構(gòu)可忽略)。 這是標(biāo)準(zhǔn)使用的兩個(gè)電容(1500NF ,有ESR=13的)，電容內(nèi)部功耗在最大 輸出功率時(shí)為400W電壓紋波約在240mV 2 PcO=I COrms ESR=160mW 第二級(jí)LC濾波器的布局接入可以有效地限制輸出電壓紋波，而不需要多個(gè) 不合理的高性能電容。在本例中，低價(jià)電感就減少了高頻率電壓紋波， 使之達(dá)到 240mV因?yàn)檩敵鲭娏?、電壓比率在這種應(yīng)用中輸出整流級(jí)口」以呈現(xiàn)出更多的功 耗。對(duì)于目前的應(yīng)用，選擇中心抽頭線(xiàn)路連接，效率顯著的改進(jìn)，這樣在二次側(cè) 輸出整流器上只有一半功耗。使用這種解決方案，在二次繞組間得到兩繞組很好 的耦合，并且使電

22、流波形能很好的對(duì)稱(chēng)。 對(duì)我們的設(shè)計(jì)，選才￥ SB20100c無(wú)低壓 降功率肖特基二極管，為 TO-220AB型封裝(Uf=0.85V, Rd =0.0105ohm, I I prm =100V),整流管上的功率耗散可以使用正弦模型來(lái)評(píng)估。 [n =10A,二極管 PRM U 上的峰值電流 1dp =3.14 I0 2 1dp=15.7A 1rms=11.1A。 二極管的反向由!值電壓大于 U0 2=48U 3 .變壓器設(shè)計(jì) LCL諧振結(jié)構(gòu)需要一個(gè)諧振電感（Lser）,要將它用在變壓器的一側(cè)還需要一個(gè) 諧振電容（cres），這個(gè)電感起著一個(gè)重要極點(diǎn)的作用，在能量傳輸或極負(fù)載條 件

23、下，它的值控制著電流峰值。 由于一次通道將被用來(lái)提供高頻交流通道（會(huì)有很大的磁密浪涌 B）, 一個(gè)高質(zhì) 量諧振電感將需要用來(lái)限制磁心的功耗。 在諸多實(shí)際設(shè)計(jì)中，變壓器的雜散電感 可以有效地取代任何外部諧振電感 （或減小它的數(shù)值）。我們采用這種解決辦法， 它可以省去部件并限制磁心功耗。漏感（ ls何）參數(shù)設(shè)計(jì)起來(lái)不太容易，通常 它需要一些機(jī)械技巧，但不管怎樣，還是變壓器確定起來(lái)得快。漏感值會(huì)足夠包 定，變化范圍也是有限的。 與此相關(guān)，第一步是選擇磁心裝置的尺寸，使用截面積（ Ap）的規(guī)范。我 們可以首先接近磁心兩面積的乘積。所需要的 ap可以用方程 A1和AP2找至上 （我們用同一個(gè)

24、公式作為標(biāo)準(zhǔn)半橋正向變換器）。 Ap=Ae * Aw是窗口面積（Aw與型狀相關(guān)）與磁心截面積（Ae）的乘積。 NMB對(duì)所選的諧振元件（電感及電容）及隨頻率的相應(yīng)關(guān)系已設(shè)置好。 起始 選擇最小的工作頻率，通常滿(mǎn)載條件下為 65kHz。 、1.58 41.7 Pin 2 2 066 Api= k7：P x（khxft+kexft） < I SW J .31 AP2 = ”〔Mpin K'Bmax" f sw ； 相對(duì)磁心損耗限制，這里 ％二4父10,； 4 =4父10‘°; f =65kHz對(duì)于現(xiàn)有 kh , ke SW 設(shè)計(jì) AP1=0.46 cm4. 相對(duì)于磁飽

25、和限制。此處K=0.165;相對(duì)半橋變換器，Bmax=0.4T由變壓器 掌握的功率為pin。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，將有 Ap2=0.17 cm4 ,所需的AP將加大到現(xiàn) 有數(shù)值的兩倍。為滿(mǎn)足電流的目標(biāo)規(guī)范，我們選 AP = Am=0.431 cm4。選擇磁心 形態(tài)為 EE40 ( E40/55/12 )在高頻材 料下，ye=5.3cm3 , Aw =3.98 cm2 , Ae=135.7 cm2 , Ap = Ae 父 Aw=0.537 cm4。 5 .諧振電容 對(duì)諧振電容的選擇必須考慮其比率電流， 對(duì)于低的電容值，電流能夠被限制。在 一個(gè)聚丙烯串聯(lián)電容中，它通?？梢哉业揭粋€(gè)合適的元件。 另

26、一方面，對(duì)給定的 諧振值，阻抗隨頻率而變化。在設(shè)計(jì)中，選為 22nF/630V、PHE-10Q 6 .功率 MOSFET 功率MOSFET于半橋需要耐壓為 500V選才? STP4NB50相關(guān)參數(shù)可以用于 計(jì)算。Rin =8U2 0 n =525 Rn為一次側(cè)等效輸入阻抗。 ?、 冗 M I 0 1 X I Qpk之聯(lián)喙"325 止匕處‘I Qpk為一次側(cè)電流峰值。 由于Lm/Ls比值為變壓器一次側(cè)電流管理不可忽略的部分， 它不會(huì)被傳至負(fù)載。 因此，用此計(jì)算一次電流其結(jié)果將比測(cè)量值低得多。 7 .阻塞電容Cbu, 阻塞電容C bulk為 Cbulk P0 2二 2f U

27、 0 U 0 此處，u 0是可以接受的電壓紋波 Cbur 2P小2 此處，tHold為所需的保持時(shí)間；U°(min)為正 U° U0(min) 常工作的最小電壓。 選擇阻塞電容的關(guān)鍵點(diǎn)是按如下順序：承受電壓、 100Hz紋波下的電容值、 保持時(shí)間，再看一下PFC文件。選擇Cbulk =68^F /450V ,容許± 9V電壓紋波， 沒(méi)有固定任何保持時(shí)間。 8 .控制電路 輸出電壓及電流的控制與兩個(gè)使用 LM358+TL431(雙運(yùn)放及基準(zhǔn))的環(huán)路有關(guān)。 該元件還加上光耦。允許執(zhí)行對(duì)輸出電壓和電流兩者完整的控制。 控制參數(shù)隨頻 率的變化為流行 Rfmin,自從輸出控制不能長(zhǎng)

28、時(shí)間保證重載情況，(如輸出低于 5V)在一次側(cè)檢測(cè)出的電流(C34 R4& R49 VD13 VD14并作為信號(hào)濾波器 及饋送到L6598的EN2端。超過(guò)閾值限制，軟啟動(dòng)就會(huì)重新被激活。 電路特色 (1) NCP165缸作在平均電流模式，其輸出電壓既可控制在傳統(tǒng)升壓模式， 又可控制在跟隨模式，控制方式靈活多樣，完全可按技術(shù)要求作選擇。用 L6598 組成的諧振式控制電路，開(kāi)關(guān)管工作在ZVS狀態(tài)，具有高的轉(zhuǎn)換效率與低的電磁 干擾輻射。 (2)由NCP1653W L6598組合的電路充分發(fā)揮了各自?xún)?yōu)點(diǎn)，使電路的性能 達(dá)到了最高的提升。 (3)由LM358ffl成的輸出反饋取樣與恒流控制電路

29、， 成本低、控制精度高、 調(diào)試簡(jiǎn)單。 引言 全世界有幾千萬(wàn)殘疾人士，他們因身體上存在著缺陷使他們?cè)谏钪杏兄T多 的不便之處。雖然普通的輪椅早已為他們的生活提供很多方便之處，但隨著科技 的迅速發(fā)展，電動(dòng)輪椅以及其他更智能的輪椅也漸漸出現(xiàn)在生活中， 為殘疾人提 供更好更多的幫助。目前在電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)輪椅中被廣泛使用的閥控式密封鉛酸蓄 電池，其實(shí)就是從電信、電力行業(yè)循環(huán)使用的浮充電池轉(zhuǎn)變而來(lái)的。 雖然在極板 配方、結(jié)構(gòu)方面做了一些適應(yīng)性改動(dòng)，與國(guó)際市場(chǎng)流行的深循環(huán)電池還有很多重 大差別，失效模式的差別也很大。我們也不可避免的經(jīng)歷了潛循環(huán)電池深循環(huán)電 池使用的過(guò)程，積累了潛循環(huán)電池深循環(huán)使用的經(jīng)

30、驗(yàn)。 其中充電模式是非常重要 的，良好的充電模式可以延長(zhǎng)潛循環(huán)電池壽命 1倍以上。良好的充電模式再加上 高效的充電電源，可謂相得益彰。 電動(dòng)輪椅充電器要求恒定電流充電，不能超過(guò)允許變化范圍。電源電壓過(guò)高， 會(huì)造成初充電電流過(guò)大，損壞電池和充電器；電源電壓過(guò)低，將造成充電不足。 所以在充電電池的端電壓低于最大端電壓的狀態(tài)下， 應(yīng)以恒定電流充電；端電壓 達(dá)到最大端電壓時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入涓流充電。 電動(dòng)輪椅一般都以可充電電池為動(dòng)力， 對(duì)電動(dòng)輪椅要求自身重量輕，充電時(shí) 問(wèn)短，充電效率高與放電時(shí)間長(zhǎng)。用L6598構(gòu)成的諧振式半橋充電電路完全能滿(mǎn) 足對(duì)充電器的性能要求。本文就是介紹由 L6598和NCP

31、1653&成的恒壓、恒流、 高效充電器。 四、功率因數(shù)部分 不管PFC是否必要加入諧振式應(yīng)用，有如下理由： (1)前級(jí)的變換為傳統(tǒng)的脫線(xiàn)式。由全波整流，電容濾波從AC線(xiàn)路得到未穩(wěn)的 DC總線(xiàn)。因此，連續(xù)的線(xiàn)路電壓是長(zhǎng)時(shí)間在電容上的低電壓，整流器每個(gè)半周 期僅傳導(dǎo)很小部分，從主線(xiàn)的電流被拖出，然后是一系列的窄脈沖，其幅度為 5?10倍的平均DCfi。 (2)從這里返回的損失、更高的峰值和均方根值電流從線(xiàn)路上拉出。 AC線(xiàn)路電 壓的畸變，三相系統(tǒng)自然線(xiàn)路中的過(guò)流，使電源系統(tǒng)供給能量的能力很差。 這可以由測(cè)量整個(gè)諧波畸變項(xiàng)來(lái)得出。正常供電時(shí)，功率因數(shù)為實(shí)際功率 和視在功率之比。從主線(xiàn)上拖

32、動(dòng)的功率更直接，傳統(tǒng)的輸入級(jí)電容濾波只有很低 的PF值(0.5?0.7 )以及較高的THD(>100%。國(guó)際正常標(biāo)準(zhǔn)要求用高的功率因 數(shù)來(lái)完成電源設(shè)計(jì)。 高功率因數(shù)的預(yù)調(diào)整器，在輸入整流橋和濾波電容之間插進(jìn)去，會(huì)改善功 率因數(shù)到0.99,供給電流能力增加，濾波電容峰值電流及諧波畸變都會(huì)減小。 再者，PFC有預(yù)調(diào)整的高壓總線(xiàn)，因?yàn)?PWM：作在固定的直流總線(xiàn)上，這 會(huì)使諧振式工作變得容易控制。 NCP1653是一個(gè)集成控制器，專(zhuān)用于 PFC級(jí)，它采用平均電流控制技術(shù)， 并對(duì)中功率到高功率很適用。 掌握諧振元件的方法是采用正常電壓、電流。 最小工作頻率設(shè)在65kHz,該頻率可考慮一個(gè)好

33、的折衷辦法：既保持變壓 器的磁化設(shè)置的小尺寸，又防止高頻問(wèn)題(如雜散參數(shù)開(kāi)關(guān)損耗等) 。 U c n --- U in (max) 2 假設(shè)正常工作電流J=0.2 J I0 U0 n U in(max) 2 此處R0是特征值阻抗，R0= ( L^ 2 Un [ x J x M 諧振 7o可按下式計(jì)算 70= 1 2 .f 70=120 U。I0 諧振電容是 Cr ~7 X Z0 1 Cr - 110 2二 65 103 :20nF 諧振電感是 |「三乙 [三—U0— 2 295」H r . Lr 2 二 65 103 4、變壓器繞組

34、 為確定繞組，首先必須固定輸入的直流總線(xiàn)電壓值。由于在所討論的設(shè)計(jì)中 有PFC預(yù)調(diào)整級(jí)的需要，因此讓起始固定電壓總線(xiàn)范圍在 360~420M LCL諧振變 換器的諧振可以用變壓器的一次電感預(yù)定值來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第二個(gè)諧振電感與期望電感值之比可以用骨架間隙來(lái)調(diào)整， 而且可以再變壓 器磁心之間加入空氣隙來(lái)調(diào)整(這句減少了磁化電感)，為此我們選擇兩層骨架 的形式，將一、二次分開(kāi)。變壓器結(jié)構(gòu)如下圖所示。繞組設(shè)計(jì)開(kāi)始先計(jì)算所需的 最小一次圈數(shù)。對(duì)此，有 此處，U in (min) = 360V, B = 0.23T , Ae=135.7cm2o 在AP情況，先求出ApiB由下式計(jì)算 此處，pCv=P

35、t/2Ve； Pt =1.3 AP137 作為替代，在此情況下， A由AP2代替，Bmax固定為 MT D 選擇一次圈數(shù)N =60。圈數(shù)比n=U^一 Np U 0 U F n=10,占空比 D=0.5,選擇 n=12，二次 ns=10。 1）圈數(shù)比n可以足夠高，高于上式，因?yàn)橛? 效應(yīng) I mag 2）二次繞組相應(yīng)為ns=10+10，這是由于中心抽頭式整流。 為了限制趨膚效應(yīng)，（帶來(lái)固有功耗）Utz的導(dǎo)線(xiàn)解決方案被采用。 1） 20M0.1mm導(dǎo)線(xiàn)放于一次側(cè)（0.15mmw2）。 2） 60M0.1mm導(dǎo)線(xiàn)放于二次側(cè)（0.47mm父2）。 由于一、二次繞組設(shè)定，我們需要

36、固定變壓器電感。下式可以計(jì)算并得出在 磁心參數(shù)及氣隙長(zhǎng)度條件不變下的一次電感量。 它是磁心參數(shù)及一次圈數(shù)及氣隙 的函數(shù)。 式中：U0=4M3.14M10，為空氣的磁導(dǎo)率；ur為相對(duì)磁導(dǎo)率；|e為磁路長(zhǎng) 度，cm Ae為磁心有效面積，cm； Lgap為氣隙長(zhǎng)度，mm計(jì)算一次電感為mH 本文中L=0.85 mH ?？紤]漏感，在標(biāo)準(zhǔn)正向應(yīng)用的變壓器中不是很精確的。 （主 2 要因機(jī)械位置）近似值可以用下面公式得出 I J3 ! Np leak bw 為 270RH。式中：|w=5.6cm； bw = 0.5cm； 1.55cm。 場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect T

37、ransistor 縮寫(xiě)（FET））簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應(yīng)管.由多 數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱(chēng)為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。 （1）場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn) 具有輸入電阻高（100MQ?1000瓶）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于 集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)?、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn) ，現(xiàn)已成為雙極 型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。 （2）場(chǎng)效應(yīng)管的作用 場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容量 較小，不必使用電解電容器。場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入 阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。場(chǎng)效應(yīng)管可 以用作可變電阻.場(chǎng)效應(yīng)

38、管可以方便地用作恒流源。 （3）場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi) 場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型（MOS網(wǎng)大類(lèi)； 按溝道材料：結(jié)型和絕緣柵型各分 N溝道和P溝道兩種； 按導(dǎo)電方式：耗盡型與增強(qiáng)型，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管既 有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。 LM358 LM35吶部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適 合于電源電壓范圍很寬的單電源使用， 也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作 條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、 直流增益模 組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算 放大器的場(chǎng)合。 LM3581性 *

39、內(nèi)部頻率補(bǔ)償。 * 直流電壓增益高（約100dB）。 * 單位增益頻帶寬（約1MHz）。 * 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫矗?-30V）;雙電源（±1.5 一 ±15V）。 * 低功耗電流，適合于電池供電。 * 低輸入偏流。 * 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 * 共模輸入電壓范圍寬，包括接地。 * 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 * 輸出電壓擺幅大（0至Vcc-1.5V）。 LM358fc要參數(shù) 輸入偏置電流45 nA 輸入失調(diào)電流50 nA 輸入失調(diào)電壓2.9mV 輸入共模電壓最大值VCC~1.5 V 共模抑制比80dB 電源抑制比100dB 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間

40、，我學(xué)到了很多的東西和認(rèn)識(shí)了自身的不足。在后期緊張中 高效率的完成了論文的初稿和修改。在論文寫(xiě)作以及電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，感覺(jué)會(huì) 的東西太少不會(huì)的東西太多，有時(shí)覺(jué)得能完成真的很不容易，還好，最后完成了 我的我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 開(kāi)始是在老師的指導(dǎo)下完成相應(yīng)的任務(wù)，找相應(yīng)的資料學(xué)習(xí)，研究設(shè)計(jì)。不 懂的在網(wǎng)上多搜索些資料多看，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、 書(shū)籍等。在設(shè)計(jì)課題過(guò)程中我查閱了大量的資料和進(jìn)行理論知識(shí)的復(fù)習(xí)， 查找和 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。不會(huì)的也會(huì)找同學(xué)來(lái)幫助，幫 助我設(shè)計(jì)和理解原理圖。接下來(lái)，開(kāi)始對(duì)所搜集的資料進(jìn)行整理，在老師規(guī)定的 日期內(nèi)完成了初稿，

41、讓指導(dǎo)老師提出不足之處。然后我再加以修改。論文的格式 和要求我嚴(yán)格按照學(xué)校網(wǎng)站上給出的要求來(lái)做，通過(guò)不斷的修改和學(xué)習(xí)，有些原 來(lái)不會(huì)的很實(shí)用的東西很容易就學(xué)會(huì)了，比如論文目錄自動(dòng)生成， protel軟件 畫(huà)圖及如何復(fù)制到word文檔中，還有老師教的復(fù)制圖之前先插入一個(gè)文本框等 等都是很實(shí)用的東西。 在整個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的過(guò)程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)， 對(duì)于出 現(xiàn)的任何問(wèn)題和偏差都不要輕視，要通過(guò)正確的途徑去解決，在做事情的過(guò)程中 要有耐心和毅力，不會(huì)可以，但是不能停止去做去思考，只要花時(shí)間，有所收獲 是必須只，要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問(wèn)題的。 在工作中要學(xué)會(huì)與人合作 的

42、態(tài)度，認(rèn)真聽(tīng)取別人的意見(jiàn)，這樣做起事情來(lái)就可以事倍功半。 總體說(shuō)來(lái)，經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了怎樣根據(jù)要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路 的方法。鍛煉了自己的細(xì)心和設(shè)計(jì)思路， 動(dòng)手能力得到很大的提高。論文的設(shè)計(jì) 和實(shí)驗(yàn)成功的展現(xiàn)在我們面前，對(duì)自己而言有種收獲的感覺(jué)，心里很有成功感！ 這次的設(shè)計(jì)對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)都有很大的幫助。 致謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師張金美老師表示衷 心的感謝并致以崇高的敬意！ 在論文工作中，遇到了許多麻煩。比如說(shuō)電路圖工作原理不明確；撰寫(xiě)論文 時(shí)條理不清晰及論文格式不正確等，這些都是在張老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下 一一解決的，從中使我獲益匪淺

43、。張老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求 實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象， 我將終生難忘。再一次向 她表示衷心的感謝，感謝她為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無(wú) 私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向張老師及其他曾關(guān)心、教導(dǎo)過(guò)我的老師致以最 崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲， 我感到無(wú)限欣慰。為此，我向熱心幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 ! 特別感謝我的同事郭磊和張?jiān)蓪?shí)習(xí)期間給予我的幫助，以及同學(xué)對(duì)我的學(xué) 習(xí)和生活所提供的大力支持和關(guān)心 ! 在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專(zhuān)家、教授