低壓大電流DC/DC變換器拓?fù)浞治?/h1>
摘要:目前對低壓大電流DC/ DC 變換器的研究方興未艾。如何選擇合適的拓?fù)潆娐肥瞧涫滓蝿?wù)。從拓?fù)洹?yīng)用方面系統(tǒng)地論述了低壓大電流技術(shù)近期的發(fā)展,闡述了各種拓?fù)潆娐返奶攸c及用途并進行了分析比較。同時,詳細(xì)地介紹了其關(guān)鍵的同步整流技術(shù)及其各種驅(qū)動方法。
1 引 言
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,以及各種微處理器、IC 芯片和數(shù)字信號處理器的普及應(yīng)用,對低壓大電流輸出的低壓變換器的研究與應(yīng)用成為日益重要的課題。在低電壓輸出的情況下,一般的二極管整流很難達(dá)到較高效率,需采用同步整流技術(shù),這就使得同步整流成為低壓大電流技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。另外,如何選擇合適的拓?fù)?,使變換器的性能最優(yōu)化,也是一個極其重要的問題。
首先分別從變壓器的初級和次級對各種基本拓?fù)溥M行分析比較,分別得出初級和次級適合于低壓大電流的優(yōu)化拓?fù)?,然后進行組合,列舉了3 種典型的拓?fù)洌詈髮?yōu)化的組合作進一步的比較分析。
2 基本拓?fù)浼捌鋬?yōu)缺點分析
以變壓器為界,此類變換器的初級拓?fù)淇蓮钠渌軅魉偷墓β室约巴負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等方面進行分析。在提高低壓大電流變換器的效率中顯得尤為重要的是其次級的拓?fù)?。本文首先從提高效率的角度對其進行分析,然后綜合考慮其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和驅(qū)動方式等的問題。
2. 1 變壓器初級拓?fù)涞膬?yōu)選
相對于升壓型變換器來說,降壓型變換器更加適用于低壓大電流變換器。其變壓器初級的基本拓?fù)渲饕捎谜な?、反激式、推挽式、半橋式和全橋式? 種。但是,其中的反激式變換器顯然不適合低壓大電流的要求,因為它的輸出紋波較大,變壓器漏感引起較大的電壓尖峰,功率不大(150W 以下) ,變換器效率不高,因而只能在電壓和負(fù)載調(diào)整率要求不高的場合使用。
2. 2 變壓器次級拓?fù)涞膬?yōu)選
2. 2. 1 同步整流技術(shù)基本原理
同步整流技術(shù)旨在實現(xiàn)同步整流管柵極和源極之間的驅(qū)動信號與同步整流管漏極和源極之間開關(guān)同步。理想的同步整流技術(shù)可使同步整流管起到和整流二極管同樣的作用,即正向電壓導(dǎo)通,反向電壓關(guān)斷。在輸出為低電壓大電流的情況下,整流二極管的使用會引起很大的能量損耗,大大地降低電源效率。而用于同步整流的低電壓功率MOSFET 導(dǎo)通電阻非常小,正向?qū)▔航岛艿?,例?5A 時只有0. 1V ,因此用低電壓功率MOSFET 代替整流二極管勢在必行。
2. 2. 2 變壓器次級3 種結(jié)構(gòu)的比較
適用于低壓大電流輸出的變壓器次級結(jié)構(gòu)有3種:正激式結(jié)構(gòu)、中心抽頭式結(jié)構(gòu)和倍流整流式結(jié)構(gòu)(拓?fù)浼捌洳ㄐ稳鐖D1 、2 、3 所示)。
圖1 正激式結(jié)構(gòu)與波形圖
圖2 中心抽頭式結(jié)構(gòu)與波形圖
圖3 倍流整流式結(jié)構(gòu)與波形圖
正激式結(jié)構(gòu)相對于其它兩者結(jié)構(gòu)最簡單,而且適用于低壓大電流的情況。與源于Buck 變換器的正激變換器類似,中心抽頭式結(jié)
摘要:目前對低壓大電流DC/ DC 變換器的研究方興未艾。如何選擇合適的拓?fù)潆娐肥瞧涫滓蝿?wù)。從拓?fù)洹?yīng)用方面系統(tǒng)地論述了低壓大電流技術(shù)近期的發(fā)展,闡述了各種拓?fù)潆娐返奶攸c及用途并進行了分析比較。同時,詳細(xì)地介紹了其關(guān)鍵的同步整流技術(shù)及其各種驅(qū)動方法。
1 引 言
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,以及各種微處理器、IC 芯片和數(shù)字信號處理器的普及應(yīng)用,對低壓大電流輸出的低壓變換器的研究與應(yīng)用成為日益重要的課題。在低電壓輸出的情況下,一般的二極管整流很難達(dá)到較高效率,需采用同步整流技術(shù),這就使得同步整流成為低壓大電流技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。另外,如何選擇合適的拓?fù)?,使變換器的性能最優(yōu)化,也是一個極其重要的問題。
首先分別從變壓器的初級和次級對各種基本拓?fù)溥M行分析比較,分別得出初級和次級適合于低壓大電流的優(yōu)化拓?fù)?,然后進行組合,列舉了3 種典型的拓?fù)洌詈髮?yōu)化的組合作進一步的比較分析。
2 基本拓?fù)浼捌鋬?yōu)缺點分析
以變壓器為界,此類變換器的初級拓?fù)淇蓮钠渌軅魉偷墓β室约巴負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等方面進行分析。在提高低壓大電流變換器的效率中顯得尤為重要的是其次級的拓?fù)?。本文首先從提高效率的角度對其進行分析,然后綜合考慮其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和驅(qū)動方式等的問題。
2. 1 變壓器初級拓?fù)涞膬?yōu)選
相對于升壓型變換器來說,降壓型變換器更加適用于低壓大電流變換器。其變壓器初級的基本拓?fù)渲饕捎谜な?、反激式、推挽式、半橋式和全橋式? 種。但是,其中的反激式變換器顯然不適合低壓大電流的要求,因為它的輸出紋波較大,變壓器漏感引起較大的電壓尖峰,功率不大(150W 以下) ,變換器效率不高,因而只能在電壓和負(fù)載調(diào)整率要求不高的場合使用。
2. 2 變壓器次級拓?fù)涞膬?yōu)選
2. 2. 1 同步整流技術(shù)基本原理
同步整流技術(shù)旨在實現(xiàn)同步整流管柵極和源極之間的驅(qū)動信號與同步整流管漏極和源極之間開關(guān)同步。理想的同步整流技術(shù)可使同步整流管起到和整流二極管同樣的作用,即正向電壓導(dǎo)通,反向電壓關(guān)斷。在輸出為低電壓大電流的情況下,整流二極管的使用會引起很大的能量損耗,大大地降低電源效率。而用于同步整流的低電壓功率MOSFET 導(dǎo)通電阻非常小,正向?qū)▔航岛艿?,例?5A 時只有0. 1V ,因此用低電壓功率MOSFET 代替整流二極管勢在必行。
2. 2. 2 變壓器次級3 種結(jié)構(gòu)的比較
適用于低壓大電流輸出的變壓器次級結(jié)構(gòu)有3種:正激式結(jié)構(gòu)、中心抽頭式結(jié)構(gòu)和倍流整流式結(jié)構(gòu)(拓?fù)浼捌洳ㄐ稳鐖D1 、2 、3 所示)。
圖1 正激式結(jié)構(gòu)與波形圖
圖2 中心抽頭式結(jié)構(gòu)與波形圖
圖3 倍流整流式結(jié)構(gòu)與波形圖
正激式結(jié)構(gòu)相對于其它兩者結(jié)構(gòu)最簡單,而且適用于低壓大電流的情況。與源于Buck 變換器的正激變換器類似,中心抽頭式結(jié)
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