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          應(yīng)用非隔離直流-直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)提高轉(zhuǎn)換效率

          作者: 時(shí)間:2009-12-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/181120.htm

          -直流中,當(dāng)輸入等于輸出時(shí),如果仍然采用輸入與輸出不等時(shí)的轉(zhuǎn)換方法,轉(zhuǎn)換將得不到,此時(shí)可用幾種非直流-直流轉(zhuǎn)換方法,包括SEPIC、降壓-升壓法以及降壓升壓電路組合法等。本文分析了其中四種方法,并對(duì)典型中的問(wèn)題進(jìn)行了特別關(guān)注。


          大多無(wú)輸入-輸出穩(wěn)壓方案都有一個(gè)根本缺點(diǎn),即當(dāng)輸入等于輸出時(shí),和輸入輸出不相等時(shí)的情況相比其效率并沒(méi)有。從一些常用方法如SEPIC、C'uk及降壓+升壓組合電路可以明顯得出這個(gè)結(jié)果,即使當(dāng)輸入電壓接近或等于輸出電壓時(shí),它們?nèi)匀徊捎秒妷和耆煌拈_(kāi)關(guān)模式進(jìn)行處理。

          圖1A:升壓+降壓轉(zhuǎn)換器原理圖。
          如果控制正確,經(jīng)典的降壓和升壓級(jí)聯(lián)電路在輸入接近或等于輸出電壓時(shí)其效率應(yīng)該比其它情況更高。這并不是一個(gè)新的發(fā)現(xiàn),已有文獻(xiàn)記載且在實(shí)際中已有,但這種應(yīng)用因?yàn)椴皇侵绷?直流應(yīng)用的主流,所以似乎被人們所忽視了,目前主要用于大型主機(jī)計(jì)算機(jī)的高功率三相功率校正系統(tǒng),故其未被列入常見(jiàn)的直流-直流轉(zhuǎn)換技術(shù)之中也并不令人感到驚訝。


          下面我們將分析四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即三種降壓+升壓組合電路和一種單端初級(jí)電感(SEPIC),在每種情況里都采用典型元件,且都包含寄生損耗。這里沒(méi)有包括傳統(tǒng)的降壓-升壓和C'uk,因?yàn)樵诜歉綦x電路中輸出和輸入的極性是相反的。


          電路結(jié)構(gòu)


          圖1到圖4是這幾種電路的原理圖,分別為升壓+降壓、SEPIC、降壓+升壓以及另一種降壓+升壓(兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)驅(qū)動(dòng))電路,其中D1和D2分別是開(kāi)關(guān)S1和S2的占空比。下面是詳細(xì)的分析。


          1.升壓+降壓轉(zhuǎn)換器


          圖1a的電路盡管是四個(gè)電路中最復(fù)雜的,卻有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它的輸入和輸出電流被電感平滑處理,減小了輸入和輸出端的紋波電流以及對(duì)電容C1和C3的電流應(yīng)力。但是這一方案也有缺點(diǎn),電容C2的電流不管是當(dāng)Vin小于Vout時(shí)來(lái)自CR1還是當(dāng)Vin大于Vout來(lái)自S2,它都會(huì)有中斷,而且它需要兩個(gè)電感。

          圖1B:SEPIC轉(zhuǎn)換器原理圖。


          雖然電路工作時(shí)要兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)驅(qū)動(dòng)(其轉(zhuǎn)換方程與圖1d給出的相同),但最有效的控制方法是在需要升壓功能(Vin小于Vout)時(shí)通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)S1,同時(shí)保持S2導(dǎo)通,而在需要降壓功能(Vin大于Vout)時(shí)通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)S2,同時(shí)保持S1斷開(kāi)。這是一個(gè)很好的方案,因?yàn)楫?dāng)Vin=Vout時(shí)不需要任何開(kāi)關(guān)模式功率處理,S1斷開(kāi)而S2接通,功率只通過(guò)直流電路從輸入傳輸?shù)捷敵觯⑶耶?dāng)輸入近似等于輸出時(shí),只需要最小開(kāi)關(guān)模式的功率處理。


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