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电源拓扑选择–不仅仅是电源

2022-5-31 16:46| 发布者: 闪电| 查看: 83| 评论: 0|原作者: Frank Cathell

摘要: 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 ...


双开关正激变换器


图13所示的双开关正激变换器无疑是最流行的正激实现尽管增加了电路复杂性。这是因为MOSFET漏极电压有效钳制为Vdc因此,可以使用较低电压的MOSFET,其通态损耗比可能的低得多离线单开关正激变换器通常需要800-V(或更高)部件。

图13:。双开关正激变换器。


通过将开关MOSFET放置在变压器一次侧的每一端,并交叉耦合一对复位或将二极管换向回大容量输入总线,最大MOSFET漏极电压限制在Vbulk加上两个整流二极管的正向电压下降。因为变压器初级也用作重置绕组中,没有与单开关正向情况相同的相关漏感电压尖峰带单独复位绕组。由于MOSFET漏极电压被钳制到Vbulk,因此需要与开关完全相同的磁芯复位时间准时。


请注意,此电路中的上部MOSFET需要浮栅驱动器或驱动变压器,这是与下部MOSFET同相切换。这种特殊的正激变换器实现非常健壮电路和往往是行业的“主力”,功率水平高达1千瓦,在某些情况下甚至更高。


两个开关正向的一个流行的“突变”是所谓的“交错”版本,其中两个相同的两个开关正向以180度异相运行,其输出在输出扼流圈后求和在单个输出电容器上。


然而,为了提高效率,Dfwd的同步校正实施相对容易,在整个关闭期间保持飞轮二极管导通通常需要电流感应类型Dfrw同步MOSFET的方案。通过变压器二次侧使用“自驱动”方法只要反激电压持续存在,反激电压将仅保持Dfrw接通,这与Ton相同。


一旦消失,用于Dfrw的MOSFET的体二极管将传导飞轮电流这部分的传导耗散在其开启期间将相当高。



正向变流器一般注释


所有正向拓扑的变压器铁芯“利用率”都会较低,因为铁芯磁通仅在BH回路的一个象限。因此,需要一个比类似功率水平更大的铁芯半桥或全桥变压器,四象限,双向运行。然而,堆芯损耗,将明显小于双向拓扑,因为它是B2的功能。

电流模式控制是控制正激变换器的理想方法,然而,谐振复位有源箝位单开关正向可能会由于引线上的共振“碰撞”而出现问题MOSFET/初级电流波形的边缘。如果该凹凸幅度超过的后缘幅度一次磁化电流是一种逐周期峰值检测型电流传感,它会使电流传感电路过早跳闸,并终止半周期脉冲,从而导致运行不稳定。在这种情况下,建议采用电压模式操作。


有正激变换器设计,只要变压器电压第二个产品是平衡的。如果使用当前模式控制,请记住坡度如果D超过50%,则需要进行稳定性补偿。


正激变换器的输出扼流圈通常比类似的扼流圈需要更多的电感双向转换器,因为它“看到”转换器的开关频率是该频率的两倍。短裤通断时间也会导致更高幅度的输出扼流圈纹波电流。


双向转换器


双向转换器包括半桥、全桥(有时称为“H”桥)和推拉中心丝锥(CTPP)。CTPP在这里不作介绍,因为除了在特殊的低压dc-dc转换器应用。双向转换器的主要优点之一变压器铁芯利用率最大化,因为磁通摆动在所有四个象限和一次绕组中转弯次数最小化。因此,对于给定功率,它们通常需要最小的堆芯几何形状数量半桥和全桥拓扑也是电压“钳位”拓扑,其中最大电压从开关MOSFET漏极可以看出,这只是最坏情况下的大容量Vdc。


主要缺点之一是MOSFET的栅极驱动增加了复杂性。一个或多个并联MOSFET位于变压器初级的“高”侧或浮动侧,需要通过栅极驱动变压器,或通过所谓的“高端”驱动芯片,允许切换偏移电压上侧装置的闸门要求。

从可靠性角度来看,双向转换器的最大缺点之一可能是一对串联MOSFET直接通过大容量直流母线连接。如果哪怕是几纳秒设备同时开启,将发生灾难性破坏。


因此,门驱动电路的设计、内部定时和控制的抗噪性芯片以及与这些元件相关的印刷电路布局是至关重要的。短跟踪运行,低电感迹线和最小寄生效应对于电路板布局至关重要。尤其如此如果使用高压侧栅极驱动芯片,尤其是在高频下。不推荐使用此类驱动芯片对于千瓦级应用,硬开关实现中的高dI/dt和dV/dt波形可能会影响抗噪性。使用驱动变压器时,应为每个两个不同的驱动阶段。处理两相的单驱动变压器通常会出现泄漏可能导致意外和不需要的开关接通。



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