基于半桥电路的48V3A电动自行车充电器设计

解决办法：可以通过限制驱动脉冲宽度的最大值来避免直通问题的发生。 （4）半桥电路驱动特点： ①隔离驱动。 ②上下桥臂不能共地。

3.2.5半桥电路的驱动电路

在本设计中，半桥电路的驱动电路主要是以IR2104为核心的电路，通过IR2104的控制，实现对电路的驱动。接下来我们介绍一下半桥驱动电路的原理。 其实半桥电路的驱动很简单，我们只需要驱动半桥电路的上桥就可以了。图3?12中D1是一个快速恢复二极管，C1是一个自举电容。PWM的调制在上桥实现。当Q1关断时， VCC和D1开始对C1进行充电。当输入信号Hin导通时，C1给上桥的驱动供电，所以我们称C1为自举电容。值得注意的是，在每个PWM周期， C1的电压都始终保持不变。当Q1关断时，续流二极管D1为C1充电提供电流回路通道；当Q1开通时，D1承受反向电压而截止，从而阻止了电流流入控制电压VCC的电路中，采用D2来使上桥能够快速处于关断状态，减小开关损耗；由于在上桥快速开通时，下桥的栅极电压耦合上升(Cdv/dt)会导致上下桥穿通的现象，所以采用D3来解决这个问题。

图3-12半桥驱动电路

3.2.6电压反馈电路

在生活中，我们要求充电电路要做到稳定可靠，这样才能便于人们的生活和出行，因此在电路中加入过电压保护是很有必要的，而过电压保护我们常常需要采用电压反馈的形式实现，本设计就是通过光耦互感器电压反馈的方式实现。电压反馈电路原理图如图3-13所示。输出电压通过集成稳压TL341和光耦互感器采样之后反馈到SG3525的1脚，为了提高稳压精度，可以适当调节R1、R2的分压比，当然也可以通过调节输出电压来实现。如果输出电压????升高，将导致

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TL341的阴极到阳极的电流变大，使光电耦合器的三极管输出的电流变大，即就是SG3525的1脚接地分流增大，使得SG3525的输出脉冲变窄，最终将导致输出电压????减小。同理，如果输出电压????减小，可通过反馈调节使之升高。

由于我们使用了光电耦合器，把输出和输入隔离成两个部分，这样做减少了弱电和强电的电磁干扰，使得电路的抗干扰能力得到提高，并且我们的蔡妍对象是输出电压，对稳压性能也是一种保证。但是这么做的缺点就是会使得是外接元件太多，增大了电路的复杂性，增加生产成本。但是与其秀的性能相比完全可以忽略这些不足了。

图3-13电压反馈电路

3.2.7 电流反馈电路

要想主电路稳定可靠的工作，光有电压反馈环节是不够的，我们还需要添加电流反馈环节，从而更好的保护电路，使电路的稳定性得到更大的提升。电流反馈电路图如图3?14所示。该电路主要由两个电流反馈放大器核心构成，实现对电流的样处理，并且反馈给SG3525的1脚，实现对主电路的过电流保护。

电流反馈的核心是比较放大器，比较放大器具有一个同相输入端、一个反相输入端以及一个输出低阻抗。在没有输入时，同相输入端电压将会产生一个高输入电阻，反相输入端会出现同相输入端的电压。由于我们并不能保证缓冲器是理想的情况，所以它会产生一个增益??(??)，这可增益受频率变化的影响，DC幅度非

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常接近1V/V，通常为0.996V/V。

图3-14电流反馈电路图

缓冲器的作用有两个：

（1） 保持反相节点电压与同相输入电压同步； （2） 提供一个低阻通路来让误差电流通过。

????

=??+∝ ?? (1+????)1+

????+????(1+??)

????????

??

3?4

??(??)??

??

其中(1+????)是噪声增益

环路增益可表示为：

????=

??(s)

????+????(1+??)

??

????

3?5

这个公式表明了环路增益与反馈电阻的比例关系，通过公式可以看出，可以用反馈电阻作为电流反馈放大器的主要补偿方式。事实上，如果增加（BW）反馈电阻的级带宽，不仅会增大其带宽，同时还会使反馈电阻降低。所以实际应用中，我们并不能过度的降低反馈电阻的阻值，不然将会导致放大器会出现震荡。如果R≠0，带宽与增益的比例关系就不成立，这时增益带宽的结果无关。 3.2.8辅助供电电路

为了使控制电路和驱动电路稳定可靠的工作，我们必须设计一个可靠的供电电路，我们称之为辅助供电电路。辅助供电电路的重要作用就是给驱动电路和控制电路提供稳定的低压电源，其比较常见的输出电压有24V、15V、12V、5V 等，而本设计选择的是15V。接下来介绍一下辅助供电电路的工作原理。

辅助供电电路图如图3?15所示。220V的工频交流电经过全波整流、滤波处理之后接入LM7815，通过LM7815的稳压作用使得该辅助供电电路的输出电压始终稳定为+15V，并且给控制电路和驱动电路供电，保证驱动电路和控制电路的芯片VCC电压始终为+15V，从而保证了控制电路和驱动电路的稳定性和可靠性，也保证了整个电路的稳定性和可靠性。

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图3-15辅助供电电路图

4变压器的选择和元器件参数计算

4.1变压器的设计

①确定变压器的电源参数

????范围：交流220V±40V，50Hz； 输出电压：48V/3A； 效率：≥85%；

纹波电压:Vp_p<50????； 负载稳定度：≤±1%； 电压稳定度：≤±1%； 最大温升：50℃； 开关频率：40KHz； 冷却方式：自然通风； 占空比：0.4；

②确定占空比绝对限制??lim，假定??imin时??max（保证动态响应）和额定??i??：??lim：0.47?2； 额定??max：0.42?2； 额定??i??：

??imin??max180×0.42×2

==75.6 4?1 22??imax??lim260×0.47×2

==122.2 4?2 22③计算二极管正向压降：

′

????=48+1=49?? 4?3

④计算希望的匝比：

????????260n==′==5.34?4

????1U??49取匝数比为6 ⑤计算AP值

根据要求选择EI型铁芯

35??35×120??

AP=????????===3500????44?5

????????????40×0.03查表得，EI25的AP为3662.47mm4，满足设计要求，但是很容易引起铁芯磁

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