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DC-DC模块电源常用的电路形式
缺点:
1. 输出纹波电流大。 2. 输出控制特性非线性。 3. 通常需要辅助的吸收回路。 4. 转换效率较低。
谐振复位正激变换器(Resonant Reset Forward):
Vin
n:1
Lo
Vo
T
Vgs
D 1-D
Io
Lm
IL
Vin
Vds
Ip Lk
Cr
D
G S
[t0, t1]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vds
Vin
Sa
Ip Lk
S1
D
G
S
[t1, t2]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
Vc(t2 t1) (Ip Im)Lk
(t2 t1) (Io/ n)* Lk /Vc
VT
* 副边电压的死区跟Lk和Io有关, 跟原边开管的死区无关
Ip Lk
Cr
D
G S
[t1, t2]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
V1
Vc
2I p I m
Lk Lm
Vin/n-Vo VL
-Vo
谐振复位正激变换器(Resonant Reset Forward):
Vin
n:1
L
Vo
T
Vgs
D 1-D
Lm
Io IL
V1
减小交叉调整率的措施:
1. 尽量减少两个绕组之间的漏感。 2. 在辅助输出一路中加入尖峰抑
制器(饱和电感) 3. 主路输出工作于电流连续模式。 4. 采用双路加权反馈的控制方式
反激变换器(Flyback)特征总结:
Vin
Np
Lm
Lk G
Vo1 Ns1
Vo2 Ns2
反馈控制
优点:
1. 电路简单。 2. 输入电压范围广。 3. 容易实现多路输出。
Vo' Vo
ID
根据能量守恒:
1 2
LmI
2 p
Vo 2 R
T
Io
Vin VL
Ip
VinDT Lm
Vo RT VinD 2Lm
-nVo -nVo’
反激变换器(Flyback)工作原理:
Vin
n:1
Vo
Io D Lm
Co
Lk
D G
S
Vr=?
ID Vo(1 D)T / Lm
I D p
-
Vds
Sa
Ip Lk
S1
D
G
S
[t0, t1]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
Im VinDT / Lm
VT
Vin/n
IL (Vin / n Vo)DT / Lo
IP Im nIL
-Vc/n
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
Sa
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
Asymmetrical Full Bridge DC/DC Converter
桥式变换器(Bridge Type Converter):
S2 Vin
L
Vin
S2
D1
Vo
L
D1
Vo
S1
D2
半桥变换器
S1
D2
全桥变换器
S2 Vin
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
IL
ΔIL
Io
激磁电流对主开关的输出
电容放电。
VT
Vin/n
-Vc/n
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vds
Vin
Sa
Ip Lk
IL
ΔIL
Io
Im VinDT / Lm IL (Vin / n Vo)DT / Lo IP Im nIL
Vin/n-Vo VL
-Vo
谐振复位正激变换器(Resonant Reset Forward):
Vin
n:1
L
Vo
T
Vgs
D 1-D
Lm
Io IL
V1
Vc
Vin
Vds
Vin Vo
L
D1
Vo
S1
D2
半桥变换器(倍流整流)
S2
S1
D2
推挽变换器
桥式变换器(Bridge Type Converter):
Vin C1 S2
n:1+1 Lm
D1 Lo
S1
C Ip
Lk
Io VT
Vo
S2
B
C1 S1
D2
Vds1
[t0, t1]
Ip
变换器正半周工作,Ip, Im增加;Vc减少。
L
Vo
Io
Vo=Vin *D
Vo<Vin, 降压型电路
L
D
Vo
Io
Vin
S
Vo=Vin /(1-D) Vo>Vin, 升压型电路
D
S1 Vin
L D S2
Vo
Io
Vo<Vin, 当D<0.5
Vo=Vin *D/(1-D) Vo>Vin 当D>0.5
升降压型电路
三种基本的隔离开关电源:
Vin
Lm
D
Vo
VT
Vin/n
* 原边开管的死区时间需满足:
td1 (t2 t1)
-Vc/n
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vds
Vin
Sa
Ip Lk
S1
D
G
S
[t3, t4]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
Vin
n:1
L
Vo
T
Vgs
D 1-D
Io
Lm
IL
Vin
Vds
Ip Lk
Cr
D
G S
[t4, t5]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
根据电感的伏秒平衡:
VL
(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T
Vo=VinD/n
Vin/n-Vo -Vo
谐振复位正激变换器(Resonant Reset Forward)特征:
IL
ΔIL
Io
激磁电流反向,变压器被复位
VT
Vin/n
Im Vc(1 D)T / Lm
-Vc/n
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vds
Vin
Sa
Ip Lk
S1
D
G
S
[t4, t5]
Vc
Vin
Vds
Ip Lk
Cr
D
G S
[t2, t3]
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Io
Vc
2
Vin DT Lm Cr
Vin/n-Vo VL
-Vo
谐振复位正激变换器(Resonant Reset Forward):
Vin
n:1
L
Vo
T
Vgs
D 1-D
Io
Lm
IL
Vin
S1
D
Ip Im
G
S
[t5, t6]
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6=t0
IL
ΔIL
Io
t5时刻副边二极管钳位主开关
的输出电容放电结束。 t6时刻新的周期开始
VT
Vin/n
-Vc/n
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo
Vo=VinD/n
Vin/n -Vc/n
有源钳位正激变换器(Active Clamped Forward):
Vin
10
Vc=VinD/(1-D) Vds=Vin/(1-D)
9
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7
6 Vc( D) Vds(D) 5