在讨论电源电路拓扑时,大多数应用说明、电源组件广告图表和电源文章倾向于暗示,给定拓扑的选择取决于输出功率应用程序所需的级别。不幸的是,拓扑选择的这个标准本身通常 不充分且过于简单化。遵循此类通用标准和广告图表可导致在许多情况下,性能不足、效率低和设计不可靠。 典型的离线转换器拓扑通常分为反激、正向、半桥和全桥此顺序具有上升的功率级别。谐振转换器如何准确地适应此选择模板通常甚至没有提及,或者解释充其量也很模糊。本文将讨论附加的 在以下情况下必须考虑的更常见拓扑的规范元素和/或电路细节: 尝试正确确定最佳转换器拓扑。在某些情况下,此处讨论的标准甚至可能是决定哪种拓扑最适合给定应用程序的最重要因素。 除了功率水平外,其他重要甚至关键的规格参数包括输入电压和范围、输出电压/电流水平、负载类型和特性、效率(这是谐振转换器进入)、隔离标准和磁体积利用率与封装密度有关。这个最常见的隔离拓扑(变压器耦合)将根据相关电路特性和相关规范细节。重点将放在反激和正激变换器拓扑,因为它们是应用最广泛的。然而,选择问题和与双向转换器(半桥和全桥)相关的电路特性也将已寻址。 应该注意的是,在某些情况下,非最佳拓扑可能会被迫提供解决方案一个或多个给定的规范参数是极端的,比其他参数具有更大的权重。 例如,包装相关的机械约束可能要求使用其他非最佳的拓扑结构。本文的最终目的是强调一些更微妙但更重要的特性如果不能很好地理解,可能会导致最终的设计选择一个“表演塞子” 反激变换器 对于功率水平低于约1千瓦的大多数应用,中的反激和正激变换器拓扑一种或另一种变化通常占主导地位。对于消费者和工业应用来说,这无疑是一种情况在350-W及以下范围内。在这些电源中,主变流器前面的功率因数校正级通常必须满足机构对总谐波失真(THD)的合规性(IEC61000-3-2),以及与电磁干扰(EMI)相关的电源发射。 单开关反激 单独定义此拓扑的“pro”因素是简单性(伴随着低成本!),这就是为什么非常受欢迎。而且,如果应用得当,它可以非常有效地“完成工作”。这个简单的示意图拓扑如图1所示。 图1:基本单开关反激变换器。 单开关反激变换器的主要特性及其局限性如下: 反激电路的“核心”是反激“变压器”设计。事实上,“变压器”用词不当因为它实际上是一个带有二次绕组的储能扼流圈。二次绕组仅执行MOSFET开关关闭时的电压或电流转换,以优化电压和电流 MOSFET和次级输出二极管上的应力。它的功能绝不像正向或双向转换器拓扑。它还可以在一次和电路的二次部分。 由于反激变压器的能量传输特性,其输出相对较高阻抗源。因此,当通过高电压、低电流输出而不是高电流、低电压输出产生功率时,反激拓扑会更好。这并不是说中等强度的电流,低电压输出(例如,5-V、5-a输出)不可行。然而,输出电流远大于由于峰均比较高,这将显著影响二次组件选择和相关成本电流比和通过输出电容器产生的高rms纹波电流。 这种高固有纹波电流也将表现为高纹波电压,除非pi网络输出采用波纹滤波器。假设转换器中的典型开关占空比为50%,则rms电流纹波通过输出电容器可以显示约为直流输出电流的1.6倍。所以这意味着输出电容器(或本例中的电容器!)必须能够处理纹波电流为8 a rms的5-直流输出。这无疑会迫使输出电容器具有低等效串联电阻(ESR),以避免ESR反射波纹导致的内部加热。 对于典型的低阻抗径向引线电容器,此要求意味着至少使用五个或如果期望高可靠性,则需要更多电容器。低ESR多层陶瓷是另一种选择。然而成本将更高,他们仍然需要一个具有足够输出容量的电解槽,以保持总体转换器的输出阻抗低,以保证回路稳定性。对于5-V、10-a电源,正激变换器将当然更合适。 反激变压器的初级漏感参数可能是对应尽量减少反激能量传递。漏感可以定义为产生的磁通量当MOSFET开关接通时,由一次侧控制,当MOSFET开关接通时,从不耦合到二次侧关闭。因此,这种能量必须去某个地方,通常表现为电压尖峰如果不使用某种类型的缓冲电路,则一次侧的电压可能超过MOSFET的额定电压。 这在图1的单交换机反激配置中尤其是一个主要问题。 漏感受两个参数的影响;铁芯绕组几何形状和匝数平方(N2)一次绕组和二次绕组上。绕组几何形状指的是一次绕组转弯和辅助转弯是相对于彼此定位的。最低漏感出现在以下任何一项都是正确的:初级和次级为单层,覆盖整个线轴绕组宽度(带闭合绕组匝数);二次绕组直接位于一次绕组的顶部(反之亦然),二次绕组之间的绝缘间隔最小;使用最小主匝数,假设满足堆芯横截面积和最大通量密度标准。
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