应急电源车直流充电电源的设计(附件)
本文介绍一种基于脉宽调制器SG3525芯片的应急电源车直流充电电源设计。开关电源代表着稳压电源的发展趋势，是大家所公认的高能效电源。由于它有很多方面的优势，所以被广泛使用，而现在大部分的开关电源以脉冲宽度调制（PWM）模式工作。在电力变换技术高速发展的过程中，人们在开关变换器的应用中经常使用功率MOSFET。所以，Silicon General公司为了适应这一潮流，开发了一款SG3525芯片，该芯片用于驱动N沟道功率MOSFET。该芯片的控制类型是电流控制型。因为它的构造上有两种环系统，即电压和电流环，所以开关电源在很多特性方面都有显著提高，例如电压调整率、负载调整率以及瞬态响应特性。因此是现在新型控制器中非常理想的一种。本篇论文阐述了以SG3525为核心的半桥式DC-DC充电电源设计，其指标要求是输入直流360V，输出直流150V/3A,额定功率为500W。关键词 SG3525，DC-DC，半桥式充电电源，高频变压器
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 研究目的与实际意义 2
1.3 研究现状和发展趋势 3
1.4 论文研究内容 4
2 主要元件介绍 4
2.1 SG3525的介绍 4
2.2 功率开关管 7
2.3 TL431工作原理介绍 8
2.4 PC817性能介绍 10
2.5 高频变压器 11
2.6 直流充电电源设计方案 13
3 硬件电路设计 14
3.1 半桥电路原理及设计 14
3.2 SG3525控制电路设计 15
3.3 TL431和PC817反馈电路设计 16
3.4 高频变压器的设计 17
3.5 输出整流滤波电路的设计 19
3.6 反馈电路的设计 21
4 原理图与PCB的设计制作 22
5 直流充电电源的调试与结论 23
5.1 空载测试 23
5.2 满载调试 24
5.3 调试结果 25
结 论 26 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 引言
应急电源车是一种新型的具有特殊作用的车辆，它的原理是把一组发电机安装在车辆上并能够在移动中进行工作，所以应急电源车具有非常强的机动性有较强的适应性，他在很多场合在都有使用，例如在进行电力抢修时、紧急救援抗险时以及工程施工作业中等等。此外，随着社会的发展，大家的环境保护理念不断增强和新能源技术的一步步提升，应急电源车正在进入越来越多的家庭，但现有应急电源车依然存在续航能力较短以及充电不够便捷等问题，例如当在野外或者高速路上遭遇应急电源车没电时，往往造成很大麻烦。为了解决这个问题，一方面要靠应急电源车充电桩的不断普及，但这是一个长时间的过程，而另一种解决方案就是应急电源车的应用。应急电源车为了实现应急电源车的应急充电，一套高效可靠的直流充电电源系统必不可少，而DCDC变换器就是它的核心器件。然而它与普通的DCDC变换器有所不同，即在使用场景有差别，考虑到应急电源车发电机组输出电压的稳定性较差，以及应急电源车的充电要求不尽相同，变换器需要有足够的抗干扰能力和负载的适应能力，为了保证应急电源车的充电安全，充电电源需要有完善的过电压和过电流保护机制，同时还要求直流充电电源应为隔离式DCDC变换器，以实现应急电源车与应急电源车的回路隔离充电。本课题将着重探讨基于隔离式DCDC变换器的电源车直流充电电源的设计。
目前，制约应急电源车发展的主要问题就是电池技术的不足，因为应急电源车的成本以及续航里程的长短主要取决于电池的好坏。而本篇论文就介绍了一种直流充电电源的设计，该电源用于为电池充电。由于本次设计的要求是应急电源车的蓄电池能够接受的直流电压是150V，所以设计的直流充电电源可以把输入的360V直流电压变换为输出的150V直流电压。
因为半桥式变换器有着很多优点，比如有着简单的内部结构，变压器磁芯有着非常高的利用效率以及有着非常广的适用范围，除此之外，半桥变换器最突出的优势是在高电流低电压的中低功率场合里有着非常好的性能，因此本次设计的是以SG3525芯片为控制核心的半桥式变换器，它的主要要求为输入直流360V，输出直流150V/3A,额定功率为500W。
1．1 课题研究背景
DCDC变换器，是一种使用非常广泛的变换器，在许多领域有着广泛应用，如远程通讯、数据通讯、电脑、一些自动化设备、工业上的仪器、军工、航天等，此变换器在国民经济的各个行业都有涉及。DCDC变换器按照不同额定功率可以分为3类，即功率1W以下、1W～750W以及750W以上。到上个世纪90年代的时候，此变换器在6W～25W的低功率范围内有着最高的增长率，出现这种情况的原因是由于这种低功率变换器大批量用于测量直流和设备的测试、计算机行业和军事方面的通讯系统。因为近年来微型处理器的发展特别迅速，所以DCDC变换器由小功率向中等功率发展是大势所趋，因此功率在250W～750W的变换器是增长较快的，主要原因是这类变换器用于医疗设备、实验设备、工控设备、通信以及发送设备，所以在远程和通讯领域，DCDC变换器有着非常广阔的应用前景。
1．2 研究目的与实际意义
理解隔离式DCDC电源的工作原理,确立系统主电路和控制电路，要求设计输入直流电压为360V，充电器输出直流150V/3A，额定功率500W的直流充电电源，并设计出完善的PWM控制装置和保护装置。本课题的目的就是研制一款高性能的应急电源车对外部直流供电的直流充电电源硬件电路，需要该充电电源应该具备必要的控制与保护作用，具体如下：
1）隔离变换：DCDC隔离电源直流输入变换到直流输出的一款比较安全的电源，它的输入端采用隔离变压器与输出隔离开来，输入输出不共地。经常应用隔离电源的场合有净化电源、提高安全性、漏电流较小时、隔离变换、消除各种谐波与遏制一些因素产生的干扰等六种。隔离变换比较适合的频率范围是50赫兹到400赫兹，低于1000V的电压和特殊的直流变换电路中，广泛用于医疗设备、机械车床电器、电子设备、照明等。隔离变压器按照其用途可以分为两种类型:一种是基于安全性的，可以对电源进行有效的隔离，防止发生触电事故。第二种能够有效的隔离电磁干扰产生的信号，由于它可以遏制电磁干扰产生的信号与一些噪声，所以它在电子电路中被大量使用；
2）安全性：控制器对输出电压和负载电流进行实时监控，具有完善的反馈网络，当电源因故障或者输出短路等造成电压异常和电流过大时，能够及时切断电源以防止对负载或电源本身造成破坏；
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 研究目的与实际意义 2
1.3 研究现状和发展趋势 3
1.4 论文研究内容 4
2 主要元件介绍 4
2.1 SG3525的介绍 4
2.2 功率开关管 7
2.3 TL431工作原理介绍 8
2.4 PC817性能介绍 10
2.5 高频变压器 11
2.6 直流充电电源设计方案 13
3 硬件电路设计 14
3.1 半桥电路原理及设计 14
3.2 SG3525控制电路设计 15
3.3 TL431和PC817反馈电路设计 16
3.4 高频变压器的设计 17
3.5 输出整流滤波电路的设计 19
3.6 反馈电路的设计 21
4 原理图与PCB的设计制作 22
5 直流充电电源的调试与结论 23
5.1 空载测试 23
5.2 满载调试 24
5.3 调试结果 25
结 论 26 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 引言
应急电源车是一种新型的具有特殊作用的车辆，它的原理是把一组发电机安装在车辆上并能够在移动中进行工作，所以应急电源车具有非常强的机动性有较强的适应性，他在很多场合在都有使用，例如在进行电力抢修时、紧急救援抗险时以及工程施工作业中等等。此外，随着社会的发展，大家的环境保护理念不断增强和新能源技术的一步步提升，应急电源车正在进入越来越多的家庭，但现有应急电源车依然存在续航能力较短以及充电不够便捷等问题，例如当在野外或者高速路上遭遇应急电源车没电时，往往造成很大麻烦。为了解决这个问题，一方面要靠应急电源车充电桩的不断普及，但这是一个长时间的过程，而另一种解决方案就是应急电源车的应用。应急电源车为了实现应急电源车的应急充电，一套高效可靠的直流充电电源系统必不可少，而DCDC变换器就是它的核心器件。然而它与普通的DCDC变换器有所不同，即在使用场景有差别，考虑到应急电源车发电机组输出电压的稳定性较差，以及应急电源车的充电要求不尽相同，变换器需要有足够的抗干扰能力和负载的适应能力，为了保证应急电源车的充电安全，充电电源需要有完善的过电压和过电流保护机制，同时还要求直流充电电源应为隔离式DCDC变换器，以实现应急电源车与应急电源车的回路隔离充电。本课题将着重探讨基于隔离式DCDC变换器的电源车直流充电电源的设计。
目前，制约应急电源车发展的主要问题就是电池技术的不足，因为应急电源车的成本以及续航里程的长短主要取决于电池的好坏。而本篇论文就介绍了一种直流充电电源的设计，该电源用于为电池充电。由于本次设计的要求是应急电源车的蓄电池能够接受的直流电压是150V，所以设计的直流充电电源可以把输入的360V直流电压变换为输出的150V直流电压。
因为半桥式变换器有着很多优点，比如有着简单的内部结构，变压器磁芯有着非常高的利用效率以及有着非常广的适用范围，除此之外，半桥变换器最突出的优势是在高电流低电压的中低功率场合里有着非常好的性能，因此本次设计的是以SG3525芯片为控制核心的半桥式变换器，它的主要要求为输入直流360V，输出直流150V/3A,额定功率为500W。
1．1 课题研究背景
DCDC变换器，是一种使用非常广泛的变换器，在许多领域有着广泛应用，如远程通讯、数据通讯、电脑、一些自动化设备、工业上的仪器、军工、航天等，此变换器在国民经济的各个行业都有涉及。DCDC变换器按照不同额定功率可以分为3类，即功率1W以下、1W～750W以及750W以上。到上个世纪90年代的时候，此变换器在6W～25W的低功率范围内有着最高的增长率，出现这种情况的原因是由于这种低功率变换器大批量用于测量直流和设备的测试、计算机行业和军事方面的通讯系统。因为近年来微型处理器的发展特别迅速，所以DCDC变换器由小功率向中等功率发展是大势所趋，因此功率在250W～750W的变换器是增长较快的，主要原因是这类变换器用于医疗设备、实验设备、工控设备、通信以及发送设备，所以在远程和通讯领域，DCDC变换器有着非常广阔的应用前景。
1．2 研究目的与实际意义
理解隔离式DCDC电源的工作原理,确立系统主电路和控制电路，要求设计输入直流电压为360V，充电器输出直流150V/3A，额定功率500W的直流充电电源，并设计出完善的PWM控制装置和保护装置。本课题的目的就是研制一款高性能的应急电源车对外部直流供电的直流充电电源硬件电路，需要该充电电源应该具备必要的控制与保护作用，具体如下：
1）隔离变换：DCDC隔离电源直流输入变换到直流输出的一款比较安全的电源，它的输入端采用隔离变压器与输出隔离开来，输入输出不共地。经常应用隔离电源的场合有净化电源、提高安全性、漏电流较小时、隔离变换、消除各种谐波与遏制一些因素产生的干扰等六种。隔离变换比较适合的频率范围是50赫兹到400赫兹，低于1000V的电压和特殊的直流变换电路中，广泛用于医疗设备、机械车床电器、电子设备、照明等。隔离变压器按照其用途可以分为两种类型:一种是基于安全性的，可以对电源进行有效的隔离，防止发生触电事故。第二种能够有效的隔离电磁干扰产生的信号，由于它可以遏制电磁干扰产生的信号与一些噪声，所以它在电子电路中被大量使用；
2）安全性：控制器对输出电压和负载电流进行实时监控，具有完善的反馈网络，当电源因故障或者输出短路等造成电压异常和电流过大时，能够及时切断电源以防止对负载或电源本身造成破坏；
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