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为隔离式DC-DC转换器选择适合的拓扑

时间:2021-11-17 02:11编辑:admin来源:亚博登录首页APP当前位置:主页 > 亚博2021最新版花卉大全 > 球根植物 >
本文摘要:在对隔绝式DC-DC电源转换器的性能做到较为的时候,功率和密度仍然以来都是很最重要的性能指标。当设计一个隔绝式DC-DC电源转换器时,首要和最重要的就是流形结构的自由选择。 过去,人们根据希望取得的输出功率水平来展开流形自由选择。早前的基本流形中,按照从较低功率到更高功率的顺序,一般来说依序搭配反激式、正激式、推挽式、半桥式及全桥式流形。

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在对隔绝式DC-DC电源转换器的性能做到较为的时候,功率和密度仍然以来都是很最重要的性能指标。当设计一个隔绝式DC-DC电源转换器时,首要和最重要的就是流形结构的自由选择。

过去,人们根据希望取得的输出功率水平来展开流形自由选择。早前的基本流形中,按照从较低功率到更高功率的顺序,一般来说依序搭配反激式、正激式、推挽式、半桥式及全桥式流形。

虽然这些基本顺序仍然有效地,但是设计人员要将功率密度提高到新的高度,就必需把过去用在更高功率应用于中的流形结构应用于到比较较低功率的小型高密度电源转换器上。电源管理IC厂商正在通过减少更加多功能和把高压栅极驱动器构建到控制器内解决问题这一问题。  虽然过去在自由选择流形结构时,人们一般来说把输出功率范围作为自由选择的首要基准。但是,为隔绝式DC-DC电源转换器自由选择流形结构时,还有许多其它因素必须考量,如成本、尺寸、电气形变、输入噪声和输出电压范围。

一个隔绝式电源转换器的尺寸基本是由变压器尺寸和所用于的有源电源数目要求的。用于电源变压器不会影响电源转换器的尺寸。

基于B-H曲线,隔绝式电源转换器流形可分成单端和双端流形。在操作过程中,如果通量仅有经常出现在B-H曲线的一个象限内,则为单端流形结构。如果通量是在B-H曲线两个象限中转动,则为双端流形结构。

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根据特定的拒绝,双端流形的磁芯不应大于单端流形,同时需要额外的废黜绕组。表格1所列了几种最常用的隔绝式流形结构以及过去使用这些流形比较不应的功率范围。

    表格1:各种流形结构的较为。  反激式有可能是最广泛用于的隔绝式流形。

在一些低成本、较低功率应用于中都可以寻找这种流形结构。除了变压器不必须配有分离出来的输入电感外,反激式流形只需单个有源电源。这使得该流形结构用于非常简单且成本极低。

作为一种单端流形,反激式流形的缺点是变压器的用于状况不佳,由于输出和输入纹波电流很高,在输出和输入末端都要用上额外的电容器。  正激式和有源钳位正激流形一般来说用作中等功率应用于。

由于频率的容许,而且也是单端流形,正激式流形的变压器用于某种程度有限。有源钳位正激变压器在稳定状态下要在两个象限内工作,但在启动和瞬态条件下,其峰值通量可以超过最低。为使变压器废黜,正激式流形和有源钳位正激流形中的仅次于频率都会受到限制。

  只剩的三种流形结构:推挽式、半桥式和全桥式都是确实的双端流形结构,因此电源传输再次发生在BH曲线的两个象限内,且需要专门的设置来废黜变压器。由于其变压器磁芯可以获得充分利用,因此,双端流形结构是必须最低功率密度的应用于的最佳自由选择。双端流形的另一个优势是因为具备更大的频率范围,可以更进一步优化变压器性能。

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双端流形的每端均可工作在大约50%的仅次于频率下,这就意味著输入滤波电感器有效地的仅次于频率相似100%。设计优化变压器的匝数比以尽量提升有效地频率,这可以大幅度减少变压器的RMS电流并增大输入滤波器的尺寸。  图1右图是一个推挽式流形结构。

为非常简单起见,图上搭配的是D1和D2二极管,但大部分现代的高效电源转换器都是用于实时MOSFET作为二级整流器。推挽式流形的主要优势是它是一种双端结构,其缺点是,在重开状态时,产生在初级电源上的峰值电压形变极高,是输出电压的两倍以上。    图1:推挽式流形结构。

  图2右图为半桥式流形结构。半桥式是双端流形结构。比起推挽式,半桥式流形的优点是初级电源电压形变会多达半桥的输出电压。另一个优点是只有一个初级绕组,这使得变压器磁芯窗口可以获得更佳的利用。

半桥式流形仅有与电压模式掌控相容,当用于电流型掌控或工作在弃周期限流状态下时,无法保证C1和C2间中点的?Vin电压均衡。可以通过加到有源中点均衡电路来使半桥式流形工作在电流模式掌控下,但该电路非常复杂。    图2:半桥式流形结构。


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