DCDC模塊電源常用的電路形式ppt課件

1、開(kāi)關(guān)電源功率電路分析要點(diǎn)開(kāi)關(guān)電源功率電路分析要點(diǎn)電容的電壓不能突變, 電感的電流不能突變流經(jīng)電容的電流平均值為零, 電感兩端電壓的平均值為零理想變壓器電壓與匝數(shù)成比且同名同極性, 電流與匝數(shù)成反比且點(diǎn)進(jìn)點(diǎn)出電容恒流充電的公式為 , 電感恒壓儲(chǔ)能的公式為變壓器與電感的伏秒積必須平衡TIUC*TUIL*Buck-Boost電路工作原理：電路工作原理：VinVoDLIoS1S1S2ULILVin-VooIIoD1-DT根據(jù)L的伏秒平衡原則：Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)TVo=Vin *D/(1-D)-2VdL*Io=(Vo-2Vd)(1- D)TVds1根據(jù)L在(1-D)T時(shí)間的基本方

2、程：Io=(Vo-2Vd)(1-D)T/LDS2Vds2VinVo00.10.20.30.40.50.60.70.80.91012345678910Vo D()DVo/Vin =D/(1-D)Buck-Boost電路的輸入輸出關(guān)系：電路的輸入輸出關(guān)系：三種基本的非隔離開(kāi)關(guān)電源：三種基本的非隔離開(kāi)關(guān)電源：VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin *D/(1-D)Vo=Vin *DVo=Vin /(1-D)VoVin, 升壓型電路VoVin, 當(dāng)DVin 當(dāng)D0.5 升降壓型電路三種基本的隔離開(kāi)關(guān)電源：三種基本的隔離開(kāi)關(guān)電源：VinVoSLmDVinVoLS

3、D1D2VinVoLS1D1D2S2正激型變換器反激型變換器橋式變換器反激變換器反激變換器Flyback工作原理工作原理 （電流連續(xù)模式）：（電流連續(xù)模式）：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nV o根據(jù)變壓器的伏秒平衡：ImIoVinVoGDSLmDn:1TDnVoDTVin)1 (*)1 (*DnDVinVoCoVLVin-nVonVoVinVds)1 (DVinVdsID-p反激變換器反激變換器Flyback工作原理工作原理 （電流斷續(xù)模式）：（電流斷續(xù)模式）：VgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nV o根據(jù)變壓器的伏秒平衡：ImIoVinVoGDSLmDn:1)1

4、 (*DnDVinVoCoVLVin-nVoID-p-nVoVoVo TRVoLmIp2221根據(jù)能量守恒：LmVinDTIpVinDLmRTVo2反激變換器反激變換器Flyback工作原理：工作原理：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nV oImVrVLVin-nVo221221LkIpCdsVr nIIppDID-p21DopDIDIIVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCoLmTDVoID/)1 ( IpCdsLkVr*反激變換器反激變換器Flyback工作原理：工作原理：IoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLk

5、VcRPloss=(Vc)2/R反激變換器反激變換器Flyback工作原理：工作原理：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nV oImVrICoID-pVo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo)1/(DIIIopDCo-IoVoDTIVCOOCDTIVOO/根據(jù)Co在DT時(shí)間的基本方程：反激變換器反激變換器Flyback工作原理：工作原理：VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1多路輸出的反激變換器：多路輸出的反激變換器：)1 (*11DNpDVinNsVo)1 (*22DNpDVinNsVo減小交叉調(diào)整率的措施：減小交叉調(diào)整率的措施：盡量減少兩個(gè)繞組之間的漏感。盡量減

6、少兩個(gè)繞組之間的漏感。在輔助輸出一路中加入尖峰抑制在輔助輸出一路中加入尖峰抑制器飽和電感）器飽和電感） 主路輸出工作于電流連續(xù)模式。主路輸出工作于電流連續(xù)模式。采用雙路加權(quán)反饋的控制方式采用雙路加權(quán)反饋的控制方式反饋控制反激變換器反激變換器Flyback特征總結(jié)：特征總結(jié)：VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1缺陷：缺陷：輸出紋波電流大。輸出紋波電流大。輸出控制特性非線性。輸出控制特性非線性。通常需要輔助的吸收回路。通常需要輔助的吸收回路。轉(zhuǎn)換效率較低。轉(zhuǎn)換效率較低。反饋控制優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單。電路簡(jiǎn)單。輸入電壓范圍廣。輸入電壓范圍廣。 容易實(shí)現(xiàn)多路輸出。容易實(shí)現(xiàn)多路輸出。諧振復(fù)位正激

7、變換器諧振復(fù)位正激變換器Resonant Reset Forward)：Ion:1VinVoLoGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinIL ILLmLkCrt0t1 t2 t3t4Ipt0, t1t5LmVinDTIm/LoDTVonVinIL/)/(LmPInII諧振復(fù)位正激變換器諧振復(fù)位正激變換器Resonant Reset Forward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinIL ILLmLkCrt0t1 t2 t3t4Ipt1, t2t5LmLkIIVVmpc211VcV諧振復(fù)位正激變

8、換器諧振復(fù)位正激變換器Resonant Reset Forward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinIL ILLmLkCrt0t1 t2 t3t4Ipt2, t3t51VcVcVrminCLDTV2諧振復(fù)位正激變換器諧振復(fù)位正激變換器Resonant Reset Forward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinIL ILLmLkCrt0t1 t2 t3t4Ipt3, t4t5LmCrtt 14Lm,Cr的選取原則：22max2)1 (1*TDCrLm諧振復(fù)位正

9、激變換器諧振復(fù)位正激變換器Resonant Reset Forward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinIL ILLmLkCrt0t1 t2 t3t4Ipt4, t5t5(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根據(jù)電感的伏秒平衡：Vo=VinD/n諧振復(fù)位正激變換器諧振復(fù)位正激變換器Resonant Reset Forward)特征：特征：VinVoCr缺陷：缺陷：原邊開(kāi)管電壓應(yīng)力較高。原邊開(kāi)管電壓應(yīng)力較高。諧振電容的損耗大。諧振電容的損耗大。寬范圍輸入效率很難兼顧。寬范圍輸入效率很難兼顧。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單。電路簡(jiǎn)單。線

10、性輸出控制特性。線性輸出控制特性。不需要輔助的吸收回路。不需要輔助的吸收回路。 VinVoCrVinVoCrS1, S2VpVinDVds100 50% Duty Cycle ZVS for Low side switchExcitingResetResonant Reset Dual Switch ForwardVinLS2S1Sa1CrD1D2有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDTIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLkCrt0t1 t2 t3t4Ipt0, t1t5LmVin

11、DTIm/LoDTVonVinIL/)/(LmPInIIS1S1Sa1-D+VT-有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLk-Vc+t0t1 t2 t3t4Ipt1, t2t5LkIpttVcIm)() 12(S1S1Sa1-D+VT-VcLknIott/*)/() 12(1td2td* 副邊電壓的死區(qū)跟Lk和Io有關(guān)，跟原邊開(kāi)管的死區(qū)無(wú)關(guān)有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoG

12、DSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLk-Vc+t0t1 t2 t3t4Ipt2, t3t5S1S1Sa1-D+VT-) 12(1tttd1td2tdSa在零電壓條件下開(kāi)通* 原邊開(kāi)管的死區(qū)時(shí)間需滿足：有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLk-Vc+t0t1 t2 t3t4Ipt3, t4t5S1S1Sa1-D+VT-1td2td激磁電流反向，變壓器被復(fù)位LmTDVcIm/)1 ( 有源鉗位正激變換器有源鉗

13、位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLk-Vc+t0t1 t2 t3t4Ipt4, t5t5S1S1Sa1-D+VT-1td2td激磁電流對(duì)主開(kāi)關(guān)的輸出電容放電。t6=t0有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLk-Vc+t0t1 t2 t3t4Ipt5, t6t5S1S1Sa1-D+VT-1td2tdt5時(shí)刻副邊二極管鉗位

14、主開(kāi)關(guān)的輸出電容放電結(jié)束。t6時(shí)刻新的周期開(kāi)始t6=t0有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinIL ILLmLk-Vc+t0t1 t2 t3t4Ipt5S1S1Sa1-D+VT-1td2tdt6=t0(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根據(jù)電感的伏秒平衡：Vo=VinD/nVinDT=Vc(1-D)T根據(jù)變壓器的伏秒平衡：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vc+VinVds=Vin/(1-D)有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped

15、 Forward)：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91012345678910Vc D()Vds D()DVc=VinD/(1-D)Vds=Vin/(1-D)Vin有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)特征：特征：VinVoVinVoVinVoSaSaSa缺陷：缺陷：鉗位電壓建立較慢，啟動(dòng)過(guò)程變鉗位電壓建立較慢，啟動(dòng)過(guò)程變壓器易偏磁。壓器易偏磁。對(duì)輸入電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。對(duì)輸入電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：變壓器最優(yōu)化復(fù)位電壓應(yīng)力變壓器最優(yōu)化復(fù)位電壓應(yīng)力低）。低）。輸入電壓范圍寬。輸入電壓范圍寬。線性輸出控制特性。線性輸出控制特

16、性。不需要輔助的吸收回路。不需要輔助的吸收回路。 有源鉗位正激變換器有源鉗位正激變換器Active Clamped Forward)： Asymmetrical Full Bridge DC/DC ConverterVinVoLS1D1D2S2半橋變換器橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：VinVoLS1D1D2S2全橋變換器VinVoLS1D1D2S2推挽變換器VinVoS1D2S2半橋變換器倍流整流）VinVoLoS1D1D2S2橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：n:1+1LmLkIpIoCBVTS1ILVds1DIpVTIoV

17、in/2n-Vin/2nImVinIL t0t1t2t3 t4 t5S2Dt6=t0T/2T/2Vct0, t1變換器正半周工作，Ip, Im增加；Vc減少。LmDTVinIm/2) 12/()/(CDTnIoVcC1C1VinVoLoS1D1D2S2橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinIL t0t1t2t3 t4 t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2t1, t2S1關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S2體二極管鉗位。VinVoLoS1D1D2S

18、2橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinIL t0t1t2t3 t4 t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2t2, t3S1，S2全部關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，Lm保持不變，D1,D2電流之差為L(zhǎng)m。VinVoLoS1D1D2S2橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinIL t0t1t2t3 t4 t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin

19、/2VTVct3, t4變換器負(fù)半周工作，Ip, Im減少；Vc增加。LmDTVinIm/2) 12/()/(CDTnIoVc VinVoLoS1D1D2S2橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinIL t0t1t2t3 t4 t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVct4, t5S2關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S1體二極管鉗位。VinVoLoS1D1D2S2橋式變換器橋式變換器Bridge Type Converter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinIL t0t1t2t3 t4 t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2t5, t6S1，S2全部關(guān)斷，變壓器副邊續(xù)流，Lm保持不變，D1,D2電流之差為L(zhǎng)m