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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: 86| 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 ...


共振拓扑


尽管任何拓扑结构都可以共振,但半桥和全桥结构是通常用于需要降低开关损耗的大功率和/或高效率应用最小化。在这种实现中,相移栅极驱动电路或附加电容和将电感添加到PWM转换器,以强制开关电流或电压波形较低的陡峭度(准谐振),从而可以发生零电压切换(ZVS)或零电流切换(ZCS)。


非共振“硬开关”导致MOSFET上同时出现电压和电流由于高开关损耗,尤其是在高频实施中,在开关转换过程中瞬间发生。双向转换器也可以完全谐振,以获得更高的效率和更低的EMI签名。在这种情况下,需要频率或脉冲率调制(PRM)来控制总占空比因为共振周期必须保持不变。图16显示了通常所指的谐振半桥作为有限责任公司的半桥。在谐振配置中,变压器的初级漏感与大容量分压器电容器C1和C2的并联电容共振。通过改变转换器谐振式L/C电路可作为可变阻抗,从而控制输出通过频率的电压和/或电流。

图16:。LLC谐振半桥。


如果变压器漏感值不能精确地设置为所需的谐振值,则增加了系列“垫片”电感(Lr)以弥补差异。通过使用这种串联谐振配置,转换器的输出特性是电流源的输出特性,因此导出了buck的典型输出扼流圈不需要辅助。由于其零电流和零电压,这种拓扑结构特别有效开关特性,也是高输出电压应用的理想选择。


此转换器的变压器设计不是一项简单的任务,尤其是在变压器泄漏的情况下电感是完整的谐振电感元件。因为漏感是铁芯的函数绕组几何结构和初级匝数,很难找到满足所有必要的变压器电气参数,无需添加额外的垫片电感。


有源箝位正激变换器实际上是一种准谐振(QR)实现,因为箝位电容使其与变压器的初级磁化电感共振。被动夹紧型也可以根据箝位电容器的选择和变压器。有两个前进开关的QR版本,但是,这些是罕见的,通常是目前受专利保护。


最具成本效益和最有用的回扫QR实施是带有valley switching的CRM版本这在本文的回溯部分提到过。低MOSFET开关损耗加上易于实现同步输出整流的能力,使得这种配置很难被简单和高效率。


有许多技术可以使几乎任何拓扑准共振或完全共振在封装密度必不可少的更高开关频率下提高效率的目的。与…一样在大多数电子领域,始终存在潜在的性能、成本和/或电路复杂性权衡。


附加读数


Rudy Severns和Gordon Bloom,“现代直流-直流开关电源转换器电路”,Van Nostrand


莱因霍尔德,1985,ISBN 0-442-21396-4


Keith Billings,《开关模式电源手册》,McGraw-Hill,1989,ISBN 0-07-0053330-8


拉尔夫·塔特,《固态电源转换手册》,约翰·威利父子出版社,1993年,ISBN 0-471-57243-8


Christophe Basso,“开关电源香料烹饪书”,麦格劳·希尔,2001年,ISBN 0-07-137646-1


Christophe Basso,“开关模式电源”,McGraw-Hill,2008,ISBN 978-0-07-159769-2


关于半导体应用说明:AND 8069、AND 8089、AND 8112、AND 8127、AND 8161、AND 8252,


和8255、8293、8311和8397。


关于半导体参考设计:TND313、TND316、TND330和TND359。























































































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