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MOS管(场效应管)应用在车载逆变电源中的设计方案
时间:2023-03-12
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一、车载电源

随着社会生活水平的提高,我们对汽车的要求已经从简单的代步工具转化为了集娱乐、生活、办公等多功能的移动场所。如此对应的笔记本电脑等电子设备一定是不可或缺的。电子移动设备一般采用220V/50Hz的工频正弦交流电,车上12V/24V的直流电蓄电池是无法直接为我们的移动电子设备供电的,所以出现了车载电源转换器,即逆变电源。相较于市场较多的修正弦波逆变器,纯正弦波逆变器弥补了修正弦波逆变器连续性不好的缺点,具有安全性强,电源转化率高,控制方法简单的特点。

2020年Sun Jun Min设计了一款功率为500W,输入电压为直流20V,输出电压为交流220V/50Hz的逆变电源。经实验样机测试,其效率约为88%,具有噪声小、安全可靠等特点。

dbb44aed2e738bd4c7989412135a5fdd267ff9b1[1].jpg【逆变电路总体结构设计框图】

二、整体电路

主要参数

DC-DC升压电路+控制电路(推挽式):

  1. 蓄电池:VARTA 6-QW-6(580)-L

  2. MOS管:VD>30V

  3. 整流二极管:DSEI30

  4. 主控芯片:TL494

DC-AC逆变电路+控制电路(全桥式):

  1. MOS管:VD=600V,ID=10A

  2. 滤波电容:2.25μf/2.4mH

  3. 主控芯片:TDS2285

  4. 20M无源晶振

  5. 整流器1N4007

  6. 磁芯:EE55

  7. 光耦:TLP250

DC-DC升压电路

960a304e251f95ca369d8acc05c6a735660952b9[1].jpg【DC-DC升压主电路图】

DC-DC高频升压部分采用推挽式拓扑结构。在DC-DC升压电路中,选用MOSFET作为开关器件,场效应管所需承受的最大电压约为30V,选型时MOS管的最大耐受电压应留有余量。此处可以选择VBsemi微碧半导体的NMOS VBM1606,VD=60V,ID=120A,拥有极低的导通电阻Rds(on)=5mΩ。

可选用的MOS管型号:

①VBM1606

②VBL1615A

③VBL1105

④VBM1607V3

⑤VBL1806

c2cec3fdfc03924512bc54c536457cc97f1e25c8[1].jpg【适用的VBsemi MOS管参数】

29381f30e924b8997290fa26ddd7c59e0b7bf65a[1].jpg【DC-DC PWM驱动电路】

DC-DC升压控制电路采用PWM脉冲宽度调制技术,选用TL494做为主控芯片,其内部包含全部的脉冲宽度调制控制电路,是个集成了开关电源控制所需全部模块的芯片。

DC-AC逆变电路

1714285697422974.jpg【DC-AC逆变电路原理图】

DC-AC逆变电路的主回路采用的是全桥式结构,和开关管并联的二极管起到保护作用。MOS管此处可选用VBsemi微碧半导体的VBP16R20S,VD=600V,ID=20A,Rds(on)=190mΩ。

可选用的MOS管:

①VBP16R20S

②VBE16R10S

③VBL16R11S

④VBMB16R15S

⑤VBM16036N

2f738bd4b31c87013646775a93ae46240508fffc[1].jpg【适用的VBsemi微碧MOS管参数】

63d0f703918fa0ec82594a70944681e53c6ddb0a[1].jpg【DC-AC SPWM驱动电路】

逆变部分的控制电路采用TDS2285作为主控芯片,并采用了光耦芯片TLP250,增加了硬件电路的可靠性。

保护电路设计

为了保证电源的可靠性,其保护电路由输入防反接保护电路、输入过压保护电路和欠压保护电路组成。

7aec54e736d12f2e31a8ea0efe130d6984356808[1].jpg【输入反接保护电路】

faf2b2119313b07ef4ecfba2be06492896dd8c20[1].jpg【输入欠压保护】

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