一种紧凑型全桥DC-DC隔离电源设计方案

，分别增加两个二极管、电阻及电容，即可输出满足上述要求的4路PWM驱动信号，简化了电源设计，提高了可靠性。

DC-DC电源变压器的选择及设计

系统电源采用全桥驱动，磁芯工作在I、Ⅲ象限，驱动上要能够防止磁芯饱和，同时要求效率高、体积小。基于上述考虑，选用环形磁芯T10×6×5,材质为PC40,环形磁芯漏磁小、效率高。具体参数为：μi=2 400,Ae=9.8 mm2,Aw=28.2mm2,J=2A/mm2.系统工作状态为：ηB=90%,Km=0.1,fs=366 kHz,Bm=2 000 GS,根据P0=Ae×Aw×2×fs×Bm×J×ηB×Km×10-6。得出P0=9.8×10-2×28.2 x 10-2×2×366×103×2 000 x 2×0.9×0.1×10-6=7.3 W,理论计算表明，所选磁芯满足设计的功率要求。

变压器匝数设计是根据式（2）和式（3）计算，其中μi为输入电压最小值，△Vce为额定电流下全桥回路开关管压降，Dmax=0.48;μo为输出电压额定值，△Vd为输出额定电流下全波整流二极管压降。理论计算原副边匝数为：原边Np=4.6匝，副边Ns1=5.8匝，Ns2=3.9匝。

Np=[（μi-△Vce）×Dmax]/（2△B×Ae×fs） （2）

Np=[（μo-△Vd）×（1-Dmax）]/（2△B×Ae×fs） （3）

实际调试结果为：原边p=6匝，副边Ns1=8匝，Ns2=5匝。

带死区的4路互补PWM信号仿真

两路DC-DC电源变压器原边共用全桥拓扑，全桥电路的4路PWM信号是在多谐振荡器电路的基础上添加几个无源器件生成的，并且产生的两组驱动信号带有死区，能够有效防止全桥开关器件直通。电路的工作原理是：对通用多谐振荡器输出加以改进，使其充放电电容容量不同，产生2路充放电曲线略有差异的波形，这个差异就会在两组PWM波之间产生死区，再分别经过同相器和反相器，即可产生4路满足驱动要求的PWM脉冲。

图3 Saber仿真原理结果图

4路PWM生成电路的Saber仿真原理图及仿真结果如图3（a）和图3（b）所示。由仿真结果可以看出，4路PWM脉冲能够满足共用全桥拓扑的控制要求。

实验结果

图4（a）所示为实际全桥DC-DC电源变压器原边及副边绕组带载波形，其中CH1为原边线圈两端电压，CH2为副边线圈正电压。由于器件分散性，实际测试DC-DC电源工作频率为366 kHz,频率偏差为3.8%,满足设计要求。图4（b）所示为动态加载输出波形，其中CH1为输出正电压，CH2为输出负电压。测试时负载为35 Ω/10 W,可以看到突加突卸额定负载时输出正电压较平稳，波动<1 V,满足设计要求。负电压稍有波动，考虑到IGBT负压是用来维持关断状态，负压在-5~-15 V即可，因此满足半桥集成驱动电源的要求。

图4 电源变压器绕组带载波形及动态加载输出波形图

本篇文章通过对原理的分析和计算，介绍了一种比较稳定且性能较高的DC-DC隔离电源设计，这种设计不仅容易安装，还能与IGBT模块完美集成。并且在最后通过对实验结果的分析，证明了该种电源的高效性和可靠性，达到了设计目的。