2023年全国大学生电子设计竞赛DCDC并联电源

发布 2021-12-24 13:30:28 阅读 7907

2ⅵcor模块介绍。

2l原理简介。

该dc/dc模块电路结构与通常的斩波dc/dc转换揣相似,可参考原理框图(见图1)及相关资料,这卫小再赘述。

在原理上,vicor模块区别于通常产品之处主要是它使了软开关的zcs技术,见图2。通常的硬开关斩波器波形近似为矩形波,即强迫开关器件在电压小为零叫开通,电流小为零时关断,这样在矩形波的边沿就会因寄牛参数而产牛高频振荡,导致开关损耗增人,频率越高,开关损耗越大;而vicor模块应用谐振技术,使开关器制中的电流波形近似于‘半周期的正弦信号,这样开关的导通、关断时刻都对应零输入电流(即开关管电流),从而即使开关频率超过1mhz,开关损耗也只占极小的百分比。高的开关频率、低的开关损耗便产生了。

系列优点:功率密度高、传导和辐射噪声小、相应快、转换效率高等。vicor模块的另一特点足输出电压可在额定值基础上,在5%到110%的范围内方便地调节(12v、15v是±10%)。

电路原理参见图3。

内部误差放大器的负输入端是输出电压的采样值,正输入端与trim端相连。当trim端悬空时,其上的电位由25v的基准电源(bandgap)决定,亦为25v,此时路输出为额定值。以简单的外接电阻刚络,通过调节trim端电压(即误差放大器的基准电压),可相应地调节输出电压。

降压时外接元件值的计算与额定输山电压兀关。只需在trim端与out端间接一电阻。

与r5分压以确定trim端电压。其值的训算方法如下(以20%为例):

要使输出电压降低20%,trim端电压也需降低20%,这些电压都降落在内部电阻r5上:

ur5=2 5v×20%=0.5vir5—0 5v/10k50air5=irdq=50ua

故rd=(2 5v0 5v)/50¨a=40kq

升压时,需提高trim端电压,般是从+out端接电阻ru到trim端,故外接元件值的训算与额定输出电压相关。ru的训算方法如下(以24v提高5%为例):

要使输出电压提高%,trim端电压也需相应提高5%,这些电压卡也都降落在内部电阻r5上(但力向与降压时相反):ur5=2 5vn5%一0 125vir5--0 125v110kn=12 5uair5=i r1】

uru=uout ut¨t11r24v+24v×5%卜f2 5v+0 125v1

22 575v

敞ru 22 575v/12 5 vta一1 8mr2当川vicor模块进行一次开发叫,有时要利用trim功能构成闭环(见小文的应用举例),此时就不需要上述的电阻网路。但需注意的是,对于‘一2xx’模块,若trim端电压超过一定值时,模块将会发生过压保护关断(ovp shut down),此值额定为2.75v(实际值一般略高于此值,可达3v)。

为避免模块的保护性关断,必须有措施防止此端电压过高。

2 2管脚含义及接法。

dc/nc模块管脚图见图4

in、-in:直流电压输入正、负端。输入电压可在额定值的(20~50)%到+(25~60)%范围内变动,具体值请参阅产品数据手册。

gateout:当多个模块并联以提高输出功率时,此端输出的脉冲信号可用于模块间的同。

步。同步信号一般按‘雏菊链’连接,即一模块的gateout端连到下一模块的gatein端,可以得到几乎没有限制的功率提升能力。gatein:

此端是集电极升路结构,叫以看作模块的使能/同步端。当它被拉低时(以in为基准,低于0.65v,6ma),模块关闭;浮空时,模块工作。另外,模块频繁开关时,此。

端接1uf:右电容,可提供软起动功能。

s、-s:正、负输出电压感受/遥感端。若+s端电压高于额定输出值的110%,将激活模块的过压保护功能(‘一jxx’无过压保护功能),关闭模块。

一s端电位不可超过o.25v,否则电流限制点将提高。

这两端用于遥感(remotesensing),即当负载离模块较远、负载电流较大时,将+s与+out,-s与out分别与负载两端相连,模块将略微提高输出电压以补偿+out、

out连线上的压降,从而保证负载上的电压为额定值。当小需要遥感时,须将+s与+out、-s与out接接相连。

trim:此端使输出电压在额定值的5%到110%的范围内可调。

out,--out:直流电压输出正、负端。

2.3应用注意。

1)若将输山电压调低,因为截流点(currentlimmitpoint)并不随之变化,输出功率将降低。此外效率降低、输出电压纹波百分比升高、输入电压范围变宽。注意,此叫应提供一额定输出功率l%的假负载,若调得低于75%,所需的假负载更大。

输出电压升高时,上述参数相反变化,此时应注意小可超过额定功率,因此此,不可将输出电压调得高于额定值的110%。

2)模块应接到一呈低交流阻抗的源上。若不能保证源的低阻抗,应在模块输入端就近安装一电解电容,其最小值为:c=400uf/

3)按vicor的规程,即使没有emi/rfi要求,模块也应被适当地旁路。一般可用rc联网络将+in.-in分别与基板相连,c为y级4700p,r一为降低q值用,选择1n。

用rc并联网络将+out.-0ut分别与基板相连,c为y级4700p,r为2mq。连线应尽量短。

(4)因vicor模块效率较高,对散热的要求利对较低。但为了提高模块及系统的mtbf,常规的散热考虑和设计准则都应遵循。模块与其散热的底盘之间应有良好的导热性,并几是电绝缘的(i)利用两只vicor模块设计输入24vdc、输出36v/400hz的线性逆变电源。

模块本身输入24v,输出24v,输出功率50w。原理框图如图五所示。两只模块输入并联输出串联,运放输出为30vp-p电压,为在满载时输出也不出现削顶失真的同时,尽两阶低额外的功率损耗,需将模块输出调到1 7v,为此,在模块的trim端接固定调节电阻到各自的out端。

电路有内外两个反馈环其中外环调节波形发生器的参考电压实现输出电压的稳定。

vicor模块的+in,—in,+out,—out基。

端均按2.3(3)条所述,连接阻容网络到。

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