[经验] 光伏微型太阳能逆变器辅助电源解决方案

okhxyyo 2017-3-7 09:23 楼主

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。