引言

傳統(tǒng)的逆變器在輸入電壓較小的情況下，一般采用先逆變?cè)俟ゎl升壓到市電交流220V。由于采用體積笨重，轉(zhuǎn)換效率較低的工頻變壓器，實(shí)際使用效果往往低于預(yù)期。

本設(shè)計(jì)輸入端采用4節(jié)12V100AH的大容量鉛酸電池串聯(lián)供電，能滿足長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定輸出1ｋW功率的要求。電路部分由驅(qū)動(dòng)板、功率板和輔助電源三個(gè)模塊組成，經(jīng)過不斷調(diào)試和修正，各功能模塊工作穩(wěn)定，制作出來(lái)的樣機(jī)性能指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期。

1、直流升壓電路整體設(shè)計(jì)框架

本文所敘述的推挽升壓電路框架如圖1所示，輸入端光伏陣列（驗(yàn)證時(shí)用電壓變化范圍在48～54V之間的蓄電池組代替）額定電壓48V，通過電容濾波電路后，由SG3525控制，采用推挽升壓拓?fù)湟约俺醪⒋未p變壓器結(jié)構(gòu)，通過高壓反饋調(diào)節(jié)，得到額定值在350V左右的高壓直流。

圖1 推挽升壓電路框圖

2、推挽升壓驅(qū)動(dòng)板和功率板的設(shè)計(jì)

2．1、SG3525驅(qū)動(dòng)板電路設(shè)計(jì)

圖2 ?SG3525驅(qū)動(dòng)電路

如圖2所示，SG3525采用12V直流電壓供電，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)FB為高壓反饋信號(hào)，VREF為5V參考電壓，SHUT用于關(guān)斷PWM輸出，PWM1和PWM2為兩路互補(bǔ)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)。PWM輸出頻率通過芯片引腳5（定時(shí)電容CT端）、引腳6（定時(shí)電阻RT端，初始值為12ｋΩ）、引腳7（泄放電阻RD端）共同控制，計(jì)算公式為：

理論計(jì)算值為56ｋHｚ，實(shí)測(cè)頻率為55．3ｋHｚ。死區(qū)時(shí)間根據(jù)MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間設(shè)置在100NS左右，經(jīng)驗(yàn)證，符合設(shè)計(jì)要求。

針對(duì)本文設(shè)計(jì)的推挽升壓電路采用雙變壓器結(jié)構(gòu)，SG3525兩路互補(bǔ)輸出信號(hào)PWM1、PWM2在采用圖騰柱結(jié)構(gòu)增大驅(qū)動(dòng)能力的同時(shí)，將每一路信號(hào)一分為二，如圖3所示。試驗(yàn)證明，該驅(qū)動(dòng)板運(yùn)轉(zhuǎn)良好，在大功率帶載的時(shí)候仍然能夠穩(wěn)定工作。

圖3 互補(bǔ)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)

2．2、升壓功率板設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)主體采用推挽結(jié)構(gòu)，并采用雙變壓器初并次串方式，輸出端接橋式整流電路和濾波電容，如圖4所示。其中變壓器的11和14引腳接MOSFET的D極，并通過PWM波控制MOS管的開關(guān)斷。

圖4 ?雙變壓器結(jié)構(gòu)

（1）初級(jí)線圈匝數(shù)計(jì)算

Np＝UinTon/2BmAe

取BM＝0．15T，AE＝354MM2（EE55磁芯截面積），UIN取額定值48V，TON以SG3525振蕩頻率兩倍的倒數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)，取值NP＝8。

（2）次級(jí)線圈匝數(shù)計(jì)算

Ns＝UhNp/2Uin

式中，UH為輸出的母線高壓，設(shè)置為350V，求得NS＝30匝。

（3）1ｋW滿負(fù)荷工作時(shí)，流經(jīng)變壓器初級(jí)線圈的電流值計(jì)算公式為：

IPFT＝1．39×0．5×Po/Uin

經(jīng)計(jì)算可得IPFT＝14．5A。

（4）原邊線圈電流有效值

占空比D取經(jīng)驗(yàn)值0．9，求得IRMS＝9．7A，變壓器線圈電流密度設(shè)定為5A／MM2，經(jīng)計(jì)算可得初級(jí)采用0．1MM×120利茲線2根并繞，次級(jí)采用0．1MM×90利茲線單根繞制。為盡量減小初級(jí)漏感，變壓器采用夾層繞法。

3、實(shí)物圖和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如圖5所示，本文所述設(shè)計(jì)由輔助電源（左側(cè)）、升壓功率板（右上）、升壓驅(qū)動(dòng)板（右下）三部分組成。由SG3525芯片控制的驅(qū)動(dòng)板在輔助電源（輸出DC12V）的供電下，對(duì)功率板電路的MOSFET進(jìn)行開關(guān)控制，輸出端經(jīng)過整流濾波后輸出穩(wěn)定的高壓直流電。

圖5 ?升壓電路實(shí)物圖

SG3525的兩路互補(bǔ)PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路輸出波形如圖6所示。

圖6 ?互補(bǔ)PWM波形

從圖6可以看出，兩路PWM信號(hào)因帶死區(qū)時(shí)間設(shè)置（防止同時(shí)導(dǎo)通），占空比均小于50％，輸出該P(yáng)WM波有一個(gè)上升高度為1．2V，時(shí)間跨度為2．5μS的小毛刺，因不影響電路正常工作，為簡(jiǎn)化電路，未做特殊處理。

4、結(jié)論

本設(shè)計(jì)主電路采用DC－DC推挽升壓拓?fù)洌儔浩鞑扇〕醪⒋未Y(jié)構(gòu)，通過SG3525芯片的高效PWM控制，所設(shè)計(jì)的直流升壓電路輸出電壓穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高，在光伏逆變以及車載逆變領(lǐng)域有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。