一款车载DC-DC开关电源的设计

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      车载开关电源是一种DC-DC变换器,它与普通的通讯电源有所不同,特殊的使用环境要求电源变换器能适应-25~50℃的高低温环境,能防止汽车高速运转时,汽车发电机给电源的浪涌和过大的冲击电流直接损坏电源。同时车载开关电源的设计受到蓄电池供电的制约,不能采用低成本的线性电源。由于开关具有电源效率高、体积小、质量轻等优点,应用非常广泛。本文采用的是开关变换的方式。

      1 48 V~12 V/10 A 车载开关电源方案

      本文设计的车载开关电源主要包括两大主体:主电路和控制电路。其系统总体框图如图1所示。主电路采用推挽变换器,控制芯片为UC3846。以下对主要电路进行设计说明。

    开关电源系统框图

      1.1 输入电路设计

      在DC/DC 变换中,开关管的电流、电压值的快速上升下降,电感电压、电容的电流也迅速变化,这些都构成电磁干扰源(EMI)。为了减少干扰,所以需要在电源的输入端加滤波器。由图2所示的C1、C2、C3、C4、C5 和L004、L001 组成。

      车载电源用于汽车上,有可能受到较大瞬态高压,必须在输入级加上瞬态过压保护电路,由图2 中的压敏电阻S20K60 完成此功能。同时考虑到开机时,接入电源有可能有很大的浪涌电流,必须在输入端上接上一电阻来抑制浪涌,如图2 中的R6,当变换器正常工作后,场效应管Q2的门极电流达到开通电流使Q2 开通,R6 两端短接,避免了过多的功率消耗在电阻上。在场效应管为IRF3205(VDSS=55 V ID=110 A RDS(on)=8.0 mΩ)。为避免安装时接入蓄电池极性错误,损坏变换器,故在输入级上反向并联二极管D1 和D2。

      1.2 直流变换部分的设计

      直流变换部分是开关电源的主体部分。本文设计的开关电源采用的是推挽式,Q3、Q4 为功率管,TR1 为高频变压器,D7、D8、C14~C19、L1、L2等为高频整流电路,C10、R4 为开关管的缓冲回路。Q7~Q10 为场效应管驱动电路。

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