吸收回路及滤波回路的设计 - 电动汽车蓄电池无损伤快速充电

　　2.2.4 吸收回路及滤波回路的设计

　　为解决关断时器件的过压问题， 在图3 中由D1， R1， C4 组成RCD 缓冲器， 通过减缓Q1 漏源极电压的上升速度使下降的电流波形同上升的电压波形之间的重叠尽量小， 以达到减小开关管损耗的目的。

　　同理由D4， R4， C8 对Q2 的关断过程进行保护。

　　在输出整流二极管之后采用LC 滤波电路减小输出电流电压纹波。滤波电感L1 的作用是使负载电流的波动减小，滤波电容C5 的作用是使输出电压的纹波减小。当负载突减时， 滤波电容储能； 负载突增时，电容C5 上的储能首先向负载补充能量，以减小输出电压的峰- 峰值。

　　2.3 控制保护电路

　　控制保护电路主要完成3个功能：①控制充电系统按照当前的设定的输出电压电流值产生占空比可变的PWM波， 对开关管进行驱动， 实现功率变换；②当出现过压、欠压、过流、过温等故障时， 控制充电电源的主回路停止工作， 从而将电源的损坏程度控制在最小范围； ③ 在充放电过程中，对相应的电压、电流、温度等参数实时显示。

　　2.3.1 驱动信号的产生

　　驱动信号的产生过程如下： 将电阻分压获取的输出电压信号以及电流霍尔传感器采集的输出电流信号送至SG3525的误差放大器的反相输入端， 由其产生两路PWM 方波信号， 6N137对该方波信号光耦隔离， 并送至FAN7390 进行功率放大和波形转换， 以驱动半桥变换器。该部分的设计中主要涉及到以下关键技术：

　　①振荡频率及死区时间的设置。

　　参考SG3525 的有关设计资料， SG3525振荡电路的输出是频率减半的互补方波信号， 该充电器的设计中， 后级电路的变换频率设计为50kH z， 故SG3525 正当电路的工作频率设置为100kH z.如下式：

　　死区时间的设定为：

　　当设定电路振荡频率为50kH z， 死区时间为3？？3？？s时， 该部分元件参数的取值为：

　　②反馈补偿网络的设计。

　　为满足系统稳定性和静态误差的要求， 该部分设计采用无静差的PI调节器作为补偿网络。由于充电器的负载是铅酸蓄电池， 蓄电池的电压和内阻在充电过程中会发生变化， 这样我们反馈控制中PI调节器难度增大， 由理论推导的RC 参数值参考价值不大。对于这个PI调节器， 我们更注重从实验的角度出发， 反复尝试得到一个比较适合的网络。

　　经过反复的实验验证， 我们采用含有Ⅱ 型误差放大器的正激变换器反馈补偿网络。为防止电压和电流环同时起作用时的系统振荡， 我们在补偿网络的设计中， 通过提高比例积分环节中积分环节的作用， 同时加大时间常数， 使得补偿网络在整个系统中占主导地位， 从而使闭环系统更像一个一阶惯性环节， 使系统能够很好地稳定下来， 抵抗各种扰动引起的电压和电流波动。

　　③半桥驱动自举电路的设计。

　　由于半桥变换器上桥臂MOSFET的源极接下端开关管而处于悬浮状态， 需要同步的自举电路来抬升栅极驱动电压。在该设计中由R1、D1、C2 组成自举电路， 对上桥臂高端栅极驱动电路进行供电。

　　自举电容的选择为：

　　式中： Qg 为MOSFET栅极提供的电荷。

　　自举二极管D1 选择时应该遵循其击穿电压大于Uin、恢复时间足够快的原则， 以减少自举电容反馈给电源Vcc的电荷。

　　自举电阻R1 的取值不能太大（一般为5 ~10 ） ， 否则会增加VBS时间常数。