车载600W DC-DC变换器设计:推挽逆变与全桥整流详解

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车载开关电源电子电路方案详解深入探讨了现代汽车电子系统中日益增长的需求,随着车辆内部电器设备种类的多元化和功率需求的提升,传统的电源解决方案已不能满足。本文主要关注于DC-DC变换器的设计,这种变换器扮演着至关重要的角色,它能够将电池提供的直流电压(如+12VDC或+24VDC)转换成更高电压(如+220VDC),以驱动各种高功率的车载娱乐系统和其他电子设备。 本文采用推挽逆变-高频变压器-全桥整流技术,这是一种高效且灵活的电源架构。推挽逆变电路的核心在于两个开关管S1和S2的交替导通,通过控制它们的占空比,确保无同时导通造成的短路风险。这种电路结构使得它在低输入电压下也能处理大电流,特别适合中小功率应用。 推挽逆变工作时,首先将直流电压转化为交流高频电压,然后通过高频变压器进行电压升压,再由全桥整流电路将交流电压转换回直流,提供稳定的输出电压。全桥整流电路利用反向快速恢复二极管(FRD)进行滤波,确保输出电压的稳定性。 在电路设计过程中,作者特别提到了AP法,这是一种常用的变压器设计方法,用于优化变压器的性能,包括磁芯效率和电气参数,以适应600W的额定输出功率需求。同时,文中还强调了如何处理变压器的漏感问题,以减少尖峰电压对器件的影响。 本文不仅介绍了车载开关电源电子电路的架构和工作原理,还涵盖了关键设计技术的选择和优化策略,对于理解汽车电子系统中DC-DC变换器的实现以及提高电源转换效率具有重要意义。对于从事汽车电子设计的工程师和技术人员来说,这是一篇实用且深入的技术文章。
2021-04-22 上传
前言: 车载DVR属于传统嵌入式硬盘录像机的细分市场,它是随着数字视音频编码技术在车辆上应用而发展起来的一个新兴专用产品。其应用环境与传统DVR相比大为不同, 更多应用于公交车、长途客运、校车、货柜车、旅游大巴、物流货运、警用执法车辆,出租车等移动交通工具。 典型的公交用车载DVR配置如下图所示,包括摄像头、显示器、3G无线模块、WIFI模块、硬盘录像、音频输入输出、报警按钮等,一般DVR多采用公交车本身24V直流电供电。公交车供电特点使其对DVR的供电提出更多要求。 车载DVR电源转换器设计挑战: 低静态工作电流 宽输入电压范围至低输出电压的转换 低输出纹波 开关频率高于AM无线电频段 宽工作温度范围 低EMI特性,不能干扰视频成像或者导航定位 小尺寸解决方案 Vicor 的PI374x系列是高效率、宽输入电压范围DC-DC零电压升降压稳压器,高功率密度的System-in-Package(SIP)集成了内部控制器、功率开关以及相关支持器件。内部采用高性能的零电压(ZVS)拓扑,使PI374x可获得极高的电源转换效率,外围仅需一个电感和最少的电容,即可完成一个完整的升降压DC-DC设计。 PI3740典型原理图如下: 宽输入电压范围:8V - 60V 宽输出电压范围:12V - 24V 保护功能:输入过/欠压保护,过温保护 频率同步:50%-110%开关频率同步 并联功能:支持单线并联模式 效率高达95% 完整的PI3740评估板 注意:附件原理图以及PCB仅供参考,不可用作商业用途! 附件截图: