【正文】 OT1,POT2 VR1 到 VR5 5 二極管 D1 ， 6 三極管 TO18,TO22,TO3 7 整流橋 BRIDGE1,BRIDGE2 D44,D37,D46 8 瓷片電容 9 電解電容 10 發(fā)光二極管 11 集成塊 DIP8DIP40 12 電源穩(wěn)壓塊 TO126H 和 TO126V PCB電路板的設(shè)計 PCB 的電路板設(shè)計按如下的順序依次進行： A. 首先從已經(jīng)畫好的 SCH 電路原理圖中了解需要的是哪些元器件的元件庫及其封裝，并結(jié)合本次使用的 Altium Designer 10 軟件本身自帶的元器件庫及其封裝，經(jīng)過一番仔細盤查之后，發(fā)現(xiàn)有一些元器件的封裝很難找到，這就需要我們親自動手根據(jù)所需元件的規(guī)格大 小型號仔細制作，并加以保存安裝到庫里。 100% UUU UDDSM I NORORM A X ?? （ 54） % UUU UD DSM I NOR ORM A X ??? 變壓器的二次側(cè)匝數(shù) N2 的計算過程如下 : OinUUn? （ 56） ?? OinUUn 匝 nNN 12? （ 57） ?? nNN 匝 所以變壓器的二次側(cè)的繞組匝數(shù)可以選擇 6 匝。（其中 Bm 為 ； Kj 為 468； Kw 為 ） 4 1 . 1 6 234 8 6 0 1 0( ) 1 4 .1 8 ( )4 0 .2 6 6 1 0 0 .2 4 6 8pA c m???? ? ? ? ? 根據(jù)式（ 53）的計算結(jié)果可知 EE65 型磁芯的參數(shù)和尺寸最符合這次設(shè)計要求的目的。 變壓器磁芯的選擇 本次變壓器磁芯選擇的是價格便宜、高阻率以及磁芯的重復(fù)使用率較高的 EE型磁芯，它是由軟磁的鐵氧體磁性材料構(gòu)成的，并且它的交流渦流損耗相對來說還是非常的低的，所以我把它用到此次的方案設(shè)計中來了，既節(jié)約又高效?？紤]到本次任務(wù)書給的輸入電壓介于最小值 180V 與最大值 264V 之間，又要保證電路能夠正常地運行，加上輸入的三相交流電中出現(xiàn)的 120V 大小的反電勢，對線圈的漏感造成的影響也不可以輕 易忽略，并且漏感電壓最大值高達 100V，這就要求我們的電路設(shè)計能夠經(jīng)得住 362+120+100=582V這樣的最大承受電壓，所以我們選取的 MOSFET 功率管就必須能經(jīng)受得了高壓即耐壓性能要好，為此， 100V 左右的 MTH6N100 規(guī)格的 MOSFET 功率管恰好可以符合現(xiàn)實情況所需的要求。 圖 43 反饋電路圖 控制電路的保護電路設(shè)計 如圖 44 中的 UC3842 芯片提供的保護電路所示，取樣電阻 R12 與 UC3842的電流測定端 ISENSE 口相串接，以此用來監(jiān)測峰值電流，因為在制造 UC3842芯片時其內(nèi)部就已經(jīng)設(shè)置了一個大小為 1V 的截止電壓，一旦電流出現(xiàn)異常致使R12 分擔(dān)的電壓值超過該截止電壓 1V，那么脈沖寬度調(diào)制便會自動關(guān)閉發(fā)射的脈沖，以達到安全穩(wěn)定控制輸出的最大電流，防止因電路過載或短路造成的過流危害。直接利用 1 腳作為反饋，其實也就是相當(dāng)于增加了一個過載保護裝置，例如發(fā)生電路過載異常等情形時，用來環(huán)路補償?shù)?1 腳電壓會很快降低進而導(dǎo)致 6腳的輸出截止，起到一個保護電路的作用。它集成了輸入和基準欠電壓鎖定電路、振蕩器、 PWM 鎖存器、電流檢測比較器以及誤差放大器等模塊，性能優(yōu)良并且沿著集成化、高頻化、小型化的趨勢迅速發(fā)展。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2022) 13 圖 41 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖 PWM 控制芯片 UC3842 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其管腳如圖 41 所示，該芯片調(diào)制器采取的是單端輸出的形式，其內(nèi)部的場效應(yīng)管或 者雙極性的功率管都可以被直接驅(qū)動。 7 VCC 提供 直流 電源 供電流 ，芯片 UC3842另外還具有輸入電壓欠壓鎖定功能，分別為 16V（通）和 10V（斷） 。 5 GROUND 接地。此外，當(dāng)電源電壓異常時，功率開關(guān)管的功率增大，當(dāng)取樣電阻上的電壓超過 1V 時， UC3842 就停止輸出，有效的保護了功率開關(guān)管。 2 VFB 是 反饋電壓輸出端，此腳與內(nèi)部誤差放大器同相輸入端的基準電壓（一般為 +）進行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖的寬度。 WCR / ?? 。 開關(guān)工作的頻率 f 是 66KHZ，那么開關(guān)損耗如下： ][ )()( OF FONp w mSW EEfP ??? （ 32） 式中 )()( OFFON EE ? 查表可得，取值為 mJ3 。 通風(fēng)與散熱裝置的設(shè)計 電動汽車快速充電器在長時間地工作后會因為 IGBT 功率元件的導(dǎo)通與開關(guān)損耗而產(chǎn)生相當(dāng)多的熱量，而充電器本身的裝置空間又比較狹小 緊湊，所以為了避免充電器因高溫發(fā)生損壞，這就要求我們設(shè)計一個裝置來通風(fēng)散熱，將這些由電路中電子元件工作產(chǎn)生的熱能輸送到充電器的外界環(huán)境中以便讓電動汽車快速充電器能夠安全長久地使用，提高它的利用率，節(jié)約資源。 額定電壓、電流以及熔斷電流 這三項參數(shù)是保險管的主要指標。 保險管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是由三個模塊組成。通常情況下用到的電路保護元件一般都有溫度熔斷器、熔斷電阻等，其中最是普遍用到的就數(shù)保險管了。于是乎，我們便能將一個規(guī)格大小為 47uF 的電解電容濾波 C103 并聯(lián)到電路中的恰當(dāng)位置來保障整 個系統(tǒng)電路的合理運行。在 Vcc的電壓大小太低的情況下，控制芯 片內(nèi)部便會出現(xiàn)欠壓鎖定，相反，如果 Vcc 大于 36V 的話，那么就需要我們把 36V 大小的穩(wěn)壓二極管接在 Vcc 與 GROUND 之間，如果齊納二極管穩(wěn)壓，那么在 36V 以下輸出電路穩(wěn)定運行。在變壓器的二次側(cè)與尾端的電阻器之間我添加了輸出儲能電感以及輸出濾波電容這兩個模塊，目的是為了使輸出電壓的波動幅度能夠得到一定地減弱，同時使輸出功率可以適當(dāng)?shù)亟档?。在這次的設(shè)計中，我選擇的是一般情況下都會用的到的普通整流電路，高頻變壓器二次側(cè)選擇的則是效率較高的半波整流方式。 輸出高頻整流電路 在 我們學(xué)過的開關(guān)電源的整流電路中，也曾了解過許多現(xiàn)代的整流電路，比如普通整流電路、倍流整流電路、異步整流電路、低壓大電流高頻整流電路以及同步整流電路等相關(guān)電路，相比較過去時代的整流電路而言，現(xiàn)今這些整流電路鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2022) 9 的輸出頻率著實提高了不少，更加符合現(xiàn)在專業(yè)領(lǐng)域的要求。 圖 34 開關(guān)電源輸出回路的 EMI 濾波器 開關(guān)電源輸出回路的 EMI 濾波器如圖 34 所示，線圈 L1 和 L2 組成的共模扼流圈加上 C C2 兩個電容以及扼流圈 L3，這些電子元器件一起構(gòu)成了輸出回路的 EMI 濾波器。圖中電容 C6 的功能是負責(zé)把經(jīng)過橋式整流器變換得到的脈沖電流轉(zhuǎn)化成波動范圍偏小、輸出波形更加穩(wěn)定平滑的直流電壓。交流輸入電壓的一個完整周期是有正半周期和負半周期一起組成的，在正半周期內(nèi)，二極管 D1 和 D3 導(dǎo)通、 D2 和 D4 截止；相反，在交流輸入電壓的負半周期內(nèi)，二極管 D1 和 D3 截止、 D2 和 D4 導(dǎo)通。 假使共模電感上有分支電流從電流 I1 中流出來經(jīng)過 L 的話，那么濾波器中上下兩個繞組的的磁場會鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2022) 7 因為電流同向而使其在同相上互相疊加，這時總電感迅速增大產(chǎn)生很大的感抗，從而能夠消除共模干擾帶來的影響。 EMI 濾波器屬于一種雙向濾波器，其共模電感 L 又叫共模扼流圈，它是在同一個磁環(huán)的上下兩個半環(huán)上，都繞制了相同圈數(shù)但在環(huán)繞的方向上完全相反的線圈。 L1 稱為共模電感。 輸入濾波器設(shè)計 A C 輸 入濾 波 輸 出接 地C x 10 . 1 u FL 18 m HC x 20 . 1 u FC y 12 2 0 0 p FC y 22 2 0 0 p F 圖 31 輸入的 EMI 濾波器的基本電路 輸入的 EMI 濾波器如圖 31 所示。 輸入整流濾波電路的設(shè)計 存在著系統(tǒng)就會有干擾信號的產(chǎn)生，而在這次設(shè)計的電路系統(tǒng)里面共模信號與差模信號的存在就是這干擾信號的來源，二者相形比較之下，差模干擾對于主電路的影響還算是比較輕微的，可以忽略不計，相反 的是，共模信號對整個電路的沖擊倒是不小，為此，我們需要找到一個合適的濾波器來使共模信號的干擾盡可能地最小化，而 EMI 濾波器正是一個不錯的選擇，把它加在原理電路圖的輸入與輸出之間接能夠達到我們所需的減輕共模信號干擾的目的。關(guān)于對應(yīng)模塊的設(shè)計思路方法都會在下面的文字中一一詳細地介紹。從下圖中可以大致了解整個內(nèi)部流程機制的走向，從交流輸入到輸出整流，再由反饋控制電路起到一個橋梁的作用，整體的效果結(jié)構(gòu)還是比較緊湊的。從整個電路的情況來看的話，變壓器 T1 在該電路中發(fā)揮了儲蓄能量的作用。單端反激式原理圖如圖 24 所示，在 MOSFET功率管 Q1 正向?qū)ǖ那闆r下，電路中 T1 變壓器的一次側(cè)的繞組上擁有的電能將會有所提升，于是乎， T1 的二次側(cè)繞組由于整流二極管 VD 的反向偏置迫使它根本接受不到傳輸過來的能量。 UC3842 集成芯片就是屬于電流型模式的 PWM 控制器的那種類型，相對于過去的電壓型模式結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源控制電路來說，輸出的系統(tǒng)是電流電壓雙閉環(huán)的系統(tǒng)，不僅能夠監(jiān)測電流的開關(guān)管連同著其中的一個內(nèi)環(huán)，并且還能夠?qū)崟r監(jiān)控輸出的電壓大小情況，然而以前的電壓型模式一方面本身線性調(diào)節(jié)精度還是比較低的，再者緩慢的系統(tǒng)響應(yīng)也很是令人值得去商榷一下的。綜上所述，我更偏向使用方案三。 方案三的單端反激式電路相對 于其他兩個方案來說結(jié)構(gòu)簡單，體積較小。對于電動汽車快速充電器而言，不是最佳選擇。電壓、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中的一個重要分支那便就是電流型模式的 PWM 控制系統(tǒng)，精度高并且電壓穩(wěn)定，既可以實時監(jiān)控開關(guān)管的內(nèi)部電流，又可以控制電壓外環(huán)，因此它的應(yīng)用是相當(dāng)?shù)钠毡?。啟動電路、整流電路、反饋電路以及過流過壓欠壓保護電路構(gòu)成了主要的功能模塊。三相整流濾波電路、 ZVZCS PWM 全橋變換器、隔離驅(qū)動電路、 SG3525 集成芯片以及輸出電壓電流反饋電路等相關(guān)模塊構(gòu)成了這個電路體系，詳細如圖 22 基于全橋變換電路的充電器原理框圖所示。 2 方案設(shè)計與論證 方案一：基于高頻逆變橋的電動汽車快速充電器設(shè)計 這個電動汽車快速充電器的設(shè)計通過高頻開關(guān)電路來使充電器的重量和體積上面得到相應(yīng)的減少，避免了一般模式下取決于濾波電容、濾波電感和變壓器規(guī)格的大小來決定的情況，操作相對比較簡單。 3)技術(shù)要求： (1) 輸入電壓和頻率見表 11 表 11 輸入電壓和頻率的要求 (2)負載要求見表 12 表 12 負載的要求 (3) 工作效率 輸出效率： η ≥ 80% 。對此，電動汽車及其快速充電器的研究已經(jīng)是亟不可待了。這極大地刺激著一批優(yōu)秀人才努力鉆研電動汽車新技術(shù)的熱情，而與電動汽車直接掛鉤的電動汽車快速充電器的研究更是息息相關(guān)，也是急需投入大量資金技術(shù)來生存發(fā)展。當(dāng)前想要大規(guī)模地生產(chǎn)銷售電動汽車還不具有那樣的發(fā)展條件，甚至未來幾年或者幾十年都存在著一些不確定因素，必須要進一步地研 究新型技術(shù)才能使其變?yōu)槠毡榈慕煌üぞ摺? 為了能夠高質(zhì)量地完成此次畢業(yè)設(shè)計，這就需要我們發(fā)散思維、實踐調(diào)查有關(guān)方面的知識內(nèi)容 ，并且對我們電力電子技術(shù)方面上的知識能夠得到加強鞏固，提高自己在搜集相關(guān)科學(xué)資料、整理編排有關(guān)電氣知識、大膽提出方案想法、了解國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)發(fā)展動態(tài)的能力 ,積極調(diào)動起我們大學(xué)幾年來所學(xué)的相關(guān)知識。電動汽車具備零污染，噪音低，效率高，節(jié)能等長處，所以格外受到列國的眷注。 電動汽車快速充電器設(shè)計的目的和意義 由于汽車行業(yè)的快 速發(fā)展和人們對交通工具的依賴需求，全球汽車的數(shù)量在持續(xù)地增加，與此同時帶動了其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的增長。 UC3842 chip with pulse width modulation 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2022) 目 錄 1 概 述 ............................................................. 1 電動汽車快速充電器設(shè)計的目的和意義 ............................ 1 電動汽車快速充電器設(shè)計的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景 .................... 1 主要設(shè)計任務(wù)與預(yù)期成果 ........................................ 2 2 方案設(shè)計與論證 ..................................................... 2 方案一：基于高頻逆變橋的電動汽車快速充電器設(shè)計 ................ 2 方案二：基于全橋變換電路的電動汽車