作者：www.nenghua.com.cn 发布日期：2014-11-11 21:51 信息来源：http://www.nenghua.com.cn
设计的目的是研制一款用于电动汽车的车载智能充电机，以实现随时随地对 电动汽车动力电池快速充电的目的。除了要实现小型化、轻量化、智能化的目标 之外，还要满足高效率和高可靠性等要求，设计功率为 3KW。 为实现小型化、轻量化的要求，设计采用高频开关电源作为充电电源，这其 中包括开关电源拓扑结构设计和功率元器件的选取等工作。而为了实现智能化， 设计中采用了以 TMS320LF2407 为核心的主控制板，以实现充电控制。
设计要求指标：
输入市电 220V ± 10%，即 198～242V； 输出电压范围 250～400V（可调） ； 最大输出电流 20A（可调） ； 设计功率 3KW； 功率因数≥92％； 充电效率≥90％； 设计：
充电机主电路拓扑结构
DC-DC 双向充电变换：
对各种双向 DC-DC 变换器的结构分析，并结合本次充电机主回路的设计， 对电池的放电能量回收有两种可行的处理方式， 一种是将反馈能量回馈到输入侧 电容， 另一种则是将能量回馈到输出侧电容。将能量反馈到输入侧电容需采用下 图所示的电路结构，在此采用结构较为简单的双向半桥 DC-DC 电路。
半桥 dc-dc 变换电路
双向半桥驱动及电流波形 工作模式 1： 变压器原边的半桥变换器正常工作，变压器副边整流输出对 C4 进行充电， 并使 C4 维持在较 Vb 高一定量的电压上，此时 C4 可以近似为一个恒压源。 T1 时刻，Q3 导通，此时电路中电流的流向如图所示。
储存在 C4 的能量经 Q3 和 L2 开始以 ib 对电池进行充电，在此过程中 Ib 逐渐增大。
设 Q3 导通时的占空比为 D1 ，开关周期为 T，则上式可转化为
t 2 时刻， 关断， Q3 由于电感中流过的电流无法突变， 上的续流二极管 D12 导 Q4 通， 在此过程中 Ib 逐渐减小， 储存在 L2 内的电能经 D12 继续对电池进行充电。 电感 L2 上的电压为
此时电路中电流流向如图：
综合上式：
在正向充电期间，对充电电流的控制就是通过控制 Q3 的导通和关断来实现的。 电路的工作状态不断在 t1 和 t2 两个时刻之间进行切换，从而控制电池的充电 电流。此时的双向半桥相当于一个 Buck 电路。 工作模式 2： 当周期正脉冲充电完成，需要转入负脉冲放电时，先关闭 Q3，使 L2 中的电流 经 D12 续流，直至 ib = 0，同时停止变压器原边的半桥回路的工作。T3 时刻， Q4 导通，电池经电感 L2 和 Q4 放电，电感中的放电电流 id 逐渐增大，放出 的能量储存在 L2 中，电路中电流流向如图：
T4 时刻， Q4 关断，id 经 D11 续流，从而将储存在电感 L2 中的能量送至 C4
中，在此过程中 id 逐渐减小，电路中电流流向如图
综上：
放电时，通过控制 Q4 的导
