单端有源箝位DC/DC变换器
摘要:单端正激式及反激式变换器的性能,因采用了有源箝位/恢复技术而大大增强。其优点是效率高,对外干扰及器件应力小。本文介绍了两种有源箝位电路拓扑,对电路工作状态进行了分析,对磁化电流和负载电流之间的关系进行了推导。最后,对这种有源箝位的D电感器英文C/DC变换器的优点,作了归纳。
关键词:功率变换开关电源
1引言
差模电感器在开关电源里,可把直流电压从一个电平变换到另一个电平。诸如buck电路,boost电路以及buck-boost电路。但是,当要求把相当高的直流电压变换到相当低的直流电压时,常规变换技术的效率较低,特别是当变换器的工作频率在1MHz以上时,开关损耗变得特别大。
图1电路就是常规的buck(正激式)变换器。该变换器在正常工作期间,开关管S1导通,把输入电压和输出电压之差加在电感L1上,使电感L1中的电流增加,并对输入电容CS充电;该电流又送至负载RL上。当开关S1关断时,电感L1极性反向使二极管D1导通,然后,电流流经D1和L1,其幅度是逐渐下降的,直到S1再导通为止,又开始下一个工作周期。
图2为常规的buckboost变换器,它用变压器T把输入及输出电压隔离开来。工字电感该变换器可使输出电压的幅值大于或小于其输入电压的幅值。此电路的缺点是开关管电流和二极管电流均比基本的buck或boost变换器的电流大。
工字电感本文所介绍的具有有源箝位的DC/DC功率变换器,可以在1MHz以上的开关频率下,以零电压谐振变换来工作。电路中,只需要一个磁芯兼作电感和变压器。通过改变匝比,以获得所需要的电压。对其输出特性的控制和普通的变换器拓扑一样。用零电压谐振变换和变压器隔离技术,对磁芯无特殊要求。该电路控制部分采用脉宽调制技术(PWM),工作频率高,效率也高,且输入输出隔离。
2电路结构说明
图1常规的buck变换器电路
图2常规的buck-boost变换器电路
图3为本文重点介绍的具有有源箝位的DC/DC变换器电路。电路中采用了三只开关管S1、S2及S3,变压器T,变压器初级侧和次级侧的滤波电容分别为Ci和Cs。为分析方便,假定电容足够大,电容电压在整个开关周期内为恒定值;变压器初次级绕组的耦合系数为1;开关管是理想的,即无功耗,并且能通过正反任一方向的电流。此外,在分析中,只考虑单输出塑封电感形式,要输出几种电压,可以增加次级绕组。
通常是用普通的定时电路(未画出)来控制三个开关管的工作。其控制波形如图4所示。在工作时,有源箝位开关S1和同步开关S3由同一信号ug来驱动
图3具有有源箝位的DC/DC变换器
图4图3电路工作波形图中iLPM的峰峰值为
图5S2导通电路状态平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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