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[经验] 光伏微型太阳能逆变器辅助电源解决方案

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发表于 2017-3-7 09:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
能源危机和环境污染对人们的生存构成严重威胁。作为改善人类生活环境的补救措施之一,新能源发电正在迅速发展。光伏微型逆变器是最受欢迎的解决方案之一被广泛应用。
光伏微型太阳能逆变器的辅助电源从光伏板获取电力。因为光伏板电压范围非常宽(9V-55V),并且控制板需要一些隔离电源。因此许多客户使用反激式电源作为辅助电源。反激电路和设计通常非常复杂。为了获得更好的电压调整率和负载调整率,它需要光电耦合器、基准电压和稳定的补偿回路。同时变压器和外围电路也会导致反激变换器的尺寸很大。和反激相比,Fly-buck是一种简单紧凑的隔离电源解决方案。Fly-buck 源于buck电路,只是把buck的电感换成变压器从而把能量传到副边侧。副边输出电压与原边测输出电压成比例(见图1)。LM5017是一款100 V、600 mA同步降压稳压器,集成了高侧和低侧MOSFET并采用恒定导通时间(COT)控制方式。因此,该芯片可完美匹配Fly-Buck电路并无需补偿网络。

图 1: Fly-buck 拓扑
在光伏系统中,客户需要3.3v为MCU供电 ,隔离的 10v电源轨作为偏置电压。
一个好的Fly-buck电路设计需要保持D<0.5以确保在(1-D)T的时间内有足够的能量传到副边侧。这里我们设定D在0.4左右,原边侧电压为3.3V,原副边匝比为1:3。我们可以算出副边侧二极管电压应力为:
(Vin-Vout)*3+Vo= 165.1V
考虑变压器的漏感,我们应该使用200V以上耐压等级的二极管,这会增加客户的成本(图2)。
图 2: Fly-buck 电路原理图
这里我们采用另一个拓扑结构如图3。
但我们可以使用下述解决方案进行设计,将初级侧输出电压改为-10V,因为对于-10V的输出,当输入低于9V时,占空比仍然能到0.5左右。然后我们可以优化匝比为3:1和1:1,得到3.3V和10V。我们可称之为Fly-buck-boost。10V输出端的二极管耐压由最初的165V降到65V。虽然我们增加一个绕组,但简化了设计且降低了成本,且可替代传统的反激式辅助电源解决方案。
图 3: Fly-buck-boost电路原理图
以下是该解决方案LM5017 Fly-buck-boost的一些主要优点:
  • 提供比传统Fly-buck更大的输出电流
  • 降低总成本
  • 无需隔离补偿电路
  • 快速瞬态响应
LM5017 Fly-buck-boost是微型太阳能逆变器的理想辅助电源解决方案。它也可用于具有宽输入电压的其他应用。

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