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1、開關(guān)電源DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集錦半橋變換器也是雙端變換器,以上是兩種拓?fù)洹0霕蜷_關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓.而且由于另外一個(gè)橋臂上的電容,具有抗偏磁能力,但是對(duì)于上面一種拓?fù)?通常還會(huì)加隔直電容來提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值電流控制,要注意一個(gè)問題,就是有可能會(huì)導(dǎo)致電容安秒不平衡的問題.要需要其他方法來解決。歡迎轉(zhuǎn)載,本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)( HYPERLINK / /)半橋變換器可以通過不對(duì)稱控制來實(shí)現(xiàn)ZVS,也就是兩個(gè)管子交替導(dǎo)通,一個(gè)占空比為D,另外一個(gè)就為1-D.就是所謂的不對(duì)稱半橋,通常采用下面一種拓?fù)?對(duì)于不對(duì)稱半橋可以采用峰值電流控制。正激變換器繞組復(fù)位正激變換器LCD復(fù)位正激
2、變換器RCD復(fù)位正激變換器雙管正激2Q2Q1zsD3現(xiàn)rC2有源鉗位正激變換器IQ1吸收雙正激有源鉗位雙正激推挽變換器無損吸收推挽變換器OJD4A2AA比推挽正激推挽變換器:推挽變換器是雙端變換器.其實(shí)是兩個(gè)正激變換器通過變壓器耦合而來,基本推挽變換器好處是驅(qū)動(dòng)不需隔離,變壓器雙端磁化,只要兩個(gè)開關(guān)管.但是,變壓器繞組利用率低,開關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入兩倍,所以一般只適合低壓輸入的場(chǎng)合.而且有個(gè)問題就是會(huì)出現(xiàn)偏磁,所以要采用電流型控制等方法來避免.如果將兩個(gè)雙管正激同樣耦合,可以構(gòu)成四開關(guān)管的推挽變換器,也就是所謂的雙雙管正激.其管子電壓應(yīng)力下降為輸入電壓.其他等同.歡迎轉(zhuǎn)載,本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)
3、(http: HYPERLINK / /)推挽正激是最近出現(xiàn)的一種新拓?fù)?通過一個(gè)電容來解決變換器漏感尖峰,偏磁等問題.在VRM中有應(yīng)用.C1Q1IQ15C2半橋變換器IRF53H半橋變換器IRF53IIRF53HIRF53I半橋變換器也是雙端變換器,以上是兩種拓?fù)?半橋開關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓.而且由于另外一個(gè)橋臂上的電容,具有抗偏磁能力,但是對(duì)于上面一種拓?fù)?通常還會(huì)加隔直電容來提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值電流控制,要注意一個(gè)問題,就是有可能會(huì)導(dǎo)致電容安秒不平衡的問題.要需要其他方法來解決.半橋變換器可以通過不對(duì)稱控制來實(shí)現(xiàn)ZVS,也就是兩個(gè)管子交替導(dǎo)通,一個(gè)占空比為D,另外一個(gè)就為1
4、-D.就是所謂的不對(duì)稱半橋,通常采用下面一種拓?fù)鋵?duì)于不對(duì)稱半橋可以采用峰值電流控制.全橋變換器全橋變換器在大功率場(chǎng)合是最常用了,特別是移項(xiàng)ZVS和ZVZCS接下去,會(huì)收集一些三電平變換器貼出來,在以后就給出boost族的隔離變換器.反激變換器正反激變換器APFCPPFC.單級(jí)PFC諧振變換器等三電平變換器(threelevelconverter)選了看起來比較舒服的兩個(gè)拓?fù)?這些三電平是半橋演化而來,同樣可以演化出多電平變換器,合適高壓輸入場(chǎng)合.而且可以通過全橋的移相控制方式實(shí)現(xiàn)軟開關(guān).crTla全橋boost開關(guān)型DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指能用于轉(zhuǎn)換、控制和調(diào)節(jié)輸入電壓的功率開關(guān)元件和儲(chǔ)
5、能元件的不同配置。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為兩種基本類型:非隔離型(在工作期間輸入源和輸出負(fù)載共用一個(gè)共同的電流通路)和隔離型(能量轉(zhuǎn)換是用一個(gè)相互耦合的磁性元件(變壓器)來實(shí)現(xiàn)的,而且從源到負(fù)載的耦合借助的是磁通而不是共同的電路)。開關(guān)型DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是根據(jù)系統(tǒng)造價(jià)、性能指標(biāo)和輸入/輸出負(fù)載特性諸因素選定的。(1)非隔離開關(guān)型DC/DC變換器常用的四種非隔離開關(guān)型DC/DC變換器的輸出電壓(UOUT)和輸入電壓(UIN)的關(guān)系如下所示。降壓開關(guān)型DC/DC變換器。它的作用是將一輸入電壓變換成一較低的穩(wěn)定輸出電壓。輸出電壓(UOUT)和輸入電壓(UIN)的關(guān)系為式中,UOUT為變換器的輸出電
6、壓;UIN為變換器的輸入電壓;D為占空比。升壓開關(guān)型DC/DC變換器。它的作用是將一輸入電壓變換成一較高的穩(wěn)定輸出電壓。輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系為%盯/氐二1丿(1-D)I億VI(1-5)Cuk(“丘克”)開關(guān)型DC/DC變換器。它的作用是將一輸入電壓變換成一穩(wěn)定反相較低值或較高值的輸出電壓(電壓值取決于占空比)。其輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為%-/)I%II%tIJJO.5IikE%”或%b需(1-7)式中,N為變壓器匝數(shù)比。正激隔離開關(guān)型DC/DC變換器。它需加磁復(fù)位措施,其作用是將一輸入電壓變換成一穩(wěn)定的取決于變壓器匝數(shù)比的較低值或較高值輸出電壓。其輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系為I;何-氐5i
7、:t或Vcivi(1-8)推挽隔離開關(guān)型DC/DC變換器。它的作用是將一輸入電壓變換成一穩(wěn)定的較低值輸出電壓。其輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為olWm二(2/N)0ASx:T(19)DCDC變換器的典型電路結(jié)構(gòu)發(fā)布:2011-09-07|作者:|來源:zhouyaobang|查看:1756次|用戶關(guān)注:最基本的斬波電路如圖1所示,斬波器負(fù)載為R。當(dāng)開關(guān)S合上時(shí),UOUT=UR=UIN,并持t1時(shí)間。當(dāng)開關(guān)切斷時(shí)UOUT=UR=0,并持續(xù)莎2時(shí)間,T=t1+t2為斬波器的工作周期,斬波器的輸出波形如圖1(b)所示。定義斬波器的占空比D=t1/T,t1,為斬波器導(dǎo)通時(shí)間,T為通斷周期。通常斬波器的工作
8、方式有兩種:一是脈寬調(diào)制工作方式,即維持t1不變,改變T;二是脈頻調(diào)制工作方式,即維持T不變,改變t1。當(dāng)占空比D從0變到1時(shí),輸出電壓的平均值從最基本的斬波電路如圖1所示,斬波器負(fù)載為R。當(dāng)開關(guān)S合上時(shí),UOUT=UR=UIN,并持t1時(shí)間。當(dāng)開關(guān)切斷時(shí)UOUT=UR=O,并持續(xù)莎2時(shí)間,T=t1+12為斬波器的工作周期,斬波器的輸出波形如圖1(b)所示。定義斬波器的占空比D=t1/T,11,為斬波器導(dǎo)通時(shí)間,T為通斷周期。通常斬波器的工作方式有兩種:一是脈寬調(diào)制工作方式,即維持11不變,改變T;二是脈頻調(diào)制工作方式,即維持T不變,改變11。當(dāng)占空比D從0變到1時(shí),輸出電壓的平均值從零變到U
9、IN,其等效電阻也隨著D而變化。圖1降壓斬波電路原理在高頻穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中,普遍采用的是脈寬調(diào)制方式。因?yàn)轭l率調(diào)制方式容易產(chǎn)生諧波干擾,而且其濾波器設(shè)計(jì)也比較困難。(1)降壓式(Buck)DC/DC變換器如圖1所示的直流變換器在使用時(shí)的輸出紋波較大,為降低輸出紋波,可在輸出端接入電感L、電容C,如圖2所示。圖中的VD1為續(xù)流二極管。降壓(Buck)式變換器的輸出電壓平均值UOUT總是小于輸入電壓UIN。電路中通過電感的電流(iL)是否連續(xù),取決于開關(guān)頻率、濾波電感L和電容C的數(shù)值。圖2降壓式(Buck)變換器當(dāng)電路工作頻率較高時(shí),若電感和電容量足夠大并為理想元件,則電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后,可以認(rèn)為
10、輸出電壓為常數(shù)。當(dāng)晶體管VT1導(dǎo)通時(shí),電感中的電流呈線性上升,因而有OLrinwcl喩IDBDJ式中,ton為晶體管導(dǎo)通時(shí)間;iOUT(max)為輸出電流的最大值;iOUT(min為輸出電流的最小值;ion為晶體管導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)的輸出電流變量。當(dāng)晶體管截止時(shí),電感中的電流不能突變,電感上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使二極管導(dǎo)通,這時(shí)bOUT二/(渝麻”叱-LT(min)二心(一11)式中,toff為晶體管截止時(shí)間;ioff為晶體管截止時(shí)間內(nèi)的輸出電流變量。在穩(wěn)態(tài)時(shí)=山曲=Ai(1-12)式中,i為輸出電流變量。因?yàn)殡姼袨V波保持了直流分量,消除了諧波分量,故輸出電流平均值為otrr=(iovrg)+訂回血)忽=匕時(shí)
11、門也中,R為負(fù)載電阻。(2)升壓式(Boost)DC/DC變換器圖3為升壓式DC/DC變換器,它由功率晶體管VT1、儲(chǔ)能電感L、二極管VD1及濾波電容C組成。當(dāng)功率晶體管導(dǎo)通時(shí),電源向電感儲(chǔ)能,電感電流增加,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左正右負(fù),負(fù)載Z由電容C供電。當(dāng)VT1截止時(shí),電感電流減小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左負(fù)右正,電感釋放能量,與輸人電壓一起順極性經(jīng)二極管向負(fù)載供電,并同時(shí)向電容充電。這樣就把低壓直流變換成了高壓直流。在電感電流連續(xù)的條件下,電路工作于如圖3(b)所示的兩種狀態(tài)。圖3升壓式(Boost)DC/DC變換器當(dāng)晶體管導(dǎo)通、二極管截止(即OWtWtl)期間,tl=0DT。t=0時(shí)刻,VT1導(dǎo)通,電感
12、中的電流按直線規(guī)律上升,UIN=LAI/t1。當(dāng)晶體管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗磘lWtWT)期間,電感電流不能突變,電感上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)迫使二極管導(dǎo)通,此時(shí)則OUT%-=m12,耳=(1J0)F(-14)式中,I為輸入電流變量。將tl=DT,t2=(l-D)T代入上式,則求得BoostDC/DC變換器是一個(gè)升壓斬波器。當(dāng)D從0趨近于1時(shí),UOUT從UIN變到任意大。同理可求得輸入電流認(rèn)沙/(】)(1-17)丁%.山/務(wù)(Wut3Sx)(1IS)A/=tiN(U(mt-UQAuitjgD/fL(T-IS)式中,I為輸入電流;f為開關(guān)轉(zhuǎn)換頻率。若忽略負(fù)載電流脈動(dòng),那么在0,11期間,電容上泄放的電荷
13、量反映了電容峰-峰電壓的脈動(dòng)量,即輸出電壓Uo的脈動(dòng)量。(3)單端正激式DCDC變換器單端正激式DC/DC變換器的電路拓?fù)淙鐖D4所示。圖中的變壓器T1起隔離和變壓的作用,在輸出端要加一個(gè)電感器Lo(續(xù)流電感)起能量的儲(chǔ)存及傳遞作用,變壓器初級(jí)需有復(fù)位繞組Nro。在實(shí)際使用中,此繞組也可用R、C、VD吸收電路取代。如果芯片的輔助電源用反激供給,則也可削去調(diào)整管的部分峰值電壓(相當(dāng)于一部分復(fù)位繞組)。輸出回路需有一個(gè)整流二極管VD1和一個(gè)續(xù)流二極管VD2若變壓器使用無氣隙的磁芯,則其銅損較小,變壓器溫升較低,并且其輸出的紋波電壓較小。圖4單端正激式DC/DC變換器的電路拓?fù)鋱D(4)單端反激式DC/
14、DC變換器單端反激式DC/DC變換器的電路拓?fù)淙鐖D5所示。其變壓器T1起隔離和傳遞儲(chǔ)存能量的作用,即在開關(guān)管VT開通時(shí)Np儲(chǔ)存能量,開關(guān)VT關(guān)斷時(shí)Np向Ns釋放能量。在輸出端需加由電感器Lo和兩個(gè)電容Co組成的低通濾波器,變壓器初級(jí)有由Cr、Rr和VDr組成的R、C、VD漏感尖峰吸收電路。輸出回路需有一個(gè)整流二極管VD1。若變壓器使用有氣隙的磁芯,則其銅損較大,變壓器溫度相對(duì)較高,并且其輸出的紋波電壓比較大。該變換器的優(yōu)點(diǎn)就是電路結(jié)構(gòu)簡單,適用于200W以下的電源,輸出為多路時(shí)具有較好的交調(diào)特性。圖5單端反激式DC/DC變換器的電路拓?fù)鋱D(5)雙管正激式DC/DC變換器雙管正激式DC/DC變換
15、器的電路拓?fù)淙鐖D6所示。圖中的變壓器T1起隔離和變壓的用用,在輸出端要加一個(gè)電感器Lo(續(xù)流電感)起能量的儲(chǔ)存及傳遞作用,變壓器初級(jí)無再有復(fù)位繞組,因?yàn)閂D1、VD2的導(dǎo)通限制了兩個(gè)調(diào)整管關(guān)斷時(shí)所承受的電壓。輸出回路需有一個(gè)整流二極管VD3和一個(gè)續(xù)流二極管VD(其中VD3、VD4最好均選用恢復(fù)時(shí)間快的整流管)。輸出濾波電容Co應(yīng)選擇低ESR(等效電阻)、大容量的電容,這樣有利于降低紋波電壓(對(duì)于其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的也是這樣要求的)。雙管正激式DC/DC變換器的工作特點(diǎn)如下。圖6雙管正激式DC/DC變換器的電路拓?fù)鋱D在任何工作條件下,為使兩個(gè)開關(guān)管所承受的電壓不會(huì)超過UIN、+Ud(UIN為輸入電壓;
16、Ud為VD1、VD2的正向壓降),VD1、VD2必須是快恢復(fù)管(恢復(fù)時(shí)間越短越好,在實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試中多使用MUR460)。與單端正激式DCDC變換器相比,它無須復(fù)位電路,這有利于簡化電路和變壓器的設(shè)計(jì);其功率器件可選擇較低的耐壓值;其功率等級(jí)也會(huì)很大。兩個(gè)開關(guān)管的工作狀態(tài)一致,會(huì)同時(shí)處于通態(tài)或斷態(tài)。在大功率等級(jí)電源中選用此種電路,其開關(guān)管比較容易選擇,比如選擇IRFP460、RFP460A等作為開關(guān)管即可。(6)雙管反激式DCDC變換器雙管反激式DC/DC變換器的電路拓?fù)淙鐖D7所示。圖中的變壓器T1起隔離和傳遞儲(chǔ)存能量的作用,即在開關(guān)管VT1、VT2開通時(shí)Np儲(chǔ)存能量,開關(guān)管VT1、VT2關(guān)斷
17、時(shí)Np向Np釋放能量,同時(shí)Ns的漏感將通過VD1、VD2返回給輸入,可省去R、C、VD漏感尖峰吸收電路。在輸出端要加由電感器Lo和兩Co電容組成的低通濾波器。輸出回路需有一個(gè)整流二極管VD3。雙管反激式DC/DC變換器的工作特點(diǎn)如下。圖7雙管反激式DC/DC變換器的電路拓?fù)鋱D在任何工作條件下,為使兩個(gè)開關(guān)管所承受的電壓不會(huì)超過UIN+Ud(Ud為VD1,VD2的正向壓降),VD1、VD2必須是快恢復(fù)管。在反激開始時(shí),儲(chǔ)存在原邊Np的漏電感能量會(huì)經(jīng)VD1、VD2反饋回輸入端,系統(tǒng)能量損失小,效率高。與單端反激式變換器相比,它無須R、C、VD吸收電路;其功率器件可選擇較低的耐壓值;其功率等級(jí)也會(huì)很
18、大。在輕載時(shí),如果在“開通”周期儲(chǔ)存在變壓器的原邊繞組的能量顯得過多,那么在“關(guān)斷”周期會(huì)將過多的能量反饋回輸入端。兩個(gè)開關(guān)管的工作狀態(tài)一致,下管的波形會(huì)優(yōu)于上管的波形。(7)半橋式DC/DC變換器半橋式DC/DC變換器的電路拓?fù)淙鐖D8所示。圖中的變壓器T1,起隔離和傳遞能量的作用。開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),Np繞組上承受一半的輸入電壓,副邊繞組電壓使VD1導(dǎo)通;反之亦然。輸出回路VD1,VD2,Lo,Co共同組成了整流濾波電路。圖8半橋式DC/DC變換器的電路拓?fù)鋱D此電路減小了原邊開關(guān)管的電壓應(yīng)力,所以是目前比較成熟和常見的電路;有70以上的計(jì)算機(jī)電源、60的電子鎮(zhèn)流器都使用此電路。半橋式DCDC變換器的工作特點(diǎn)如下。兩個(gè)調(diào)整管都是相互交替打開的,所以兩組驅(qū)動(dòng)波形的相位差要大于18
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