保证直流热堵塞中直流转换器的安全

在电源转换器中,输入电容器通过感应电缆注入电源。当第一次插入系统时,寄生电感会使输入电压的铃声几乎是其直流值的两倍,也被称为热堵塞。没有足够的阻尼功率转换器输入和缺乏涌流控制会损害转换器。

使用输入大容量电解电容器来降低非电池转换器的输入电压,可以在首次使用电池功率时防止过大的电压响,同时也可以防止影响转换器稳定性的共振。移至24伏 在…中 and 48 V 在…中 系统从传统的12V汽车电池,需要适当的缓冲输入变得更加重要。12V电池系统通常使用40V或以上的组件,以在负荷-------------------------------情况下维持短时电压峰值。12V系统的最大直流电压可达到18V 直流电.热堵塞会引起输入铃声,电压接近输入的两倍,如36V。这远远低于40V或更高评级组件.然而,在一个48V系统中,稳定的输入电压可以达到54V,输入的响铃可能超过100V,损坏的组件的等级为80V。

传统的12V系统通常假设阻尼电容器有足够的有效串联电阻(ESR)来抑制共振。但是,对于低成本的铝电解电容器,实际有效的ESR比公布的最大值要低得多,当使用电池功率时,会产生更少的阻尼和更大的震动。在12V系统中,降低阻尼可能仍足以防止下游直流/直流的不稳定性,而且响铃不会造成损害。然而,在48V系统中,更容易发生铃声,您可以添加离散电阻器与输入阻尼电容器串联。基于稳定的脉动电流,0603(1608公制)应该足够了。

在…中 图1 从现有的DC/DC转换器的输入滤波器中得到的L1和C1值产生了共振,由方程1表示:

我们选择了目标阻尼电容器 ，及阻尼电阻(R D ), C D 最好是至少三次C 1 .我们选择了150F的C型标准值 D

公式2表示目标阻尼电阻:

阻尼电阻(R D ),加上两个与C串联的一欧姆电阻 D .

图1 一种简化的有阻尼的输入滤波器,可以防止电池电源在第一次使用时出现过大的电压响,同时也可以防止可能破坏转换器稳定性的共振。

图2 显示了模拟的热插接响应,该热插接响应不受或与添加的0.5u阻尼电阻串联为C。 D .

图2 无阻尼和阻尼阻尼电阻与C串联热堵塞仿真 D .

通过正确的阻尼电阻和电容器组合,实现了输入滤波器的阻尼.然而,有一个方面很容易被忽视。在实验室里,我们经历了阻尼电阻(R D )当供应热堵塞时。我们发现阻尼电阻器的峰值功率由方程3表示:

对于超过54伏的1o电阻,每个电阻的峰值大约为2900瓦。此外,电阻的耗散几乎与阻尼电容器中存储的能量相同(C D )在很短的时间内。阻尼电容器中储存的能量用方程4表示:

在我们的例子中,这个能量是在两个1电子分电阻之间平均共享的。在54伏时的电容为150 在…中 大约是220MJ的总数,或110MJ的每一个电阻。这是一个稍微严格的假设,因为C的内部ESR D 通过这些电阻降低实际峰值电压约4%。

在浪涌评级图中,将实际的涌流映射到曲线并不简单。实际的浪涌曲线将大致呈递减的指数波形,而电阻评级则假设一个固定的持续时间常数功率,如图所示。 图3 .

图3 测量电阻率的例子,显示一个大致衰退的指数波形。

一种保守的方法是将电阻中耗散的总能量除以峰值功率。然后,您可以检查这个结果的脉冲持续时间,与浪涌的电阻表。计算的脉冲比实际的脉冲要严重,实际的脉冲是在更大的时间范围内分散的相同的加热能量。在我们的情况下,每一个电阻,110MJ除以2900W是38.一个包级电阻的尺寸为2512sg733A/w3A,可以处理4.5千瓦,大约40安培,这意味着这个包电阻适合这个应用。相同的2512包中的通用电阻器的功率等级比覆盖式电阻器低一个数量级以上。

此计算忽略了串联电感效应。一个电感器将减缓电流上升到电阻器和减少最大功率,但也将增加过度的总损失,如图2所示。模拟结果表明,10种电感的峰值功率比2.9千瓦计算功率下降30%,但电阻的总能量比先前计算的110MJ高出17%。评级曲线表明,允许的能量遵循峰值功率比和负三分之二功率。因此,峰值功率减少30%,导致损失增加27%,我们的计算仍然保守,对于没有和串联输入电感。