基于同步整流的全桥倍流整流电路的研究
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倍流整流拓扑同步整流倍流整流拓扑和同步整流是电力电子领域中常见的两种整流方式。
倍流整流拓扑是指通过并联多个整流电路来实现整流的过程,而同步整流是一种通过控制开关器件的开关时间来实现整流的方式。
本文将详细介绍这两种整流方式的原理和特点。
一、倍流整流拓扑倍流整流拓扑是一种通过并联多个整流电路来提高整流效率的方式。
在倍流整流拓扑中,每个整流电路负责整流输入电流的一部分,通过并联多个整流电路可以将整流电流均匀分配到各个电路中,从而减小每个电路的负载电流,提高整流效率。
倍流整流拓扑通常由多个整流电路和一个功率分配电路组成。
整流电路可以采用多种形式,如单相桥式整流电路、三相桥式整流电路等。
功率分配电路负责将输入电流按比例分配到各个整流电路中,通常采用电流分配变压器或电流分配电感等元件来实现。
倍流整流拓扑的优点是能够提高整流效率和功率因数,减小电路中元件的负载电流,提高整流电路的可靠性和稳定性。
然而,倍流整流拓扑也存在一些缺点,如电路结构复杂、控制难度大等。
二、同步整流同步整流是一种通过控制开关器件的开关时间来实现整流的方式。
在同步整流中,开关器件的开关时间与输入电压波形和输出电压波形同步,从而实现整流过程。
同步整流通常采用开关二极管、开关场效应管等器件来实现。
通过控制这些开关器件的导通和截止时间,使其与输入电压波形和输出电压波形同步。
当输入电压为正值时,开关器件导通,输出电压为正值;当输入电压为负值时,开关器件截止,输出电压为零。
同步整流的优点是能够提高整流效率和功率因数,减小电路中元件的功耗和温升,提高整流电路的可靠性和稳定性。
同时,同步整流还具有响应速度快、控制精度高等优点。
然而,同步整流也存在一些缺点,如开关器件的损耗和散热问题、控制电路的复杂性等。
三、倍流整流拓扑与同步整流的比较倍流整流拓扑和同步整流是两种常见的整流方式,它们在实际应用中有各自的优缺点。
倍流整流拓扑相对于同步整流来说,电路结构更为简单,控制难度较小。
倍流同步整流电路
在大电流输出的情况下,制造中点抽头变压器工艺复杂造价高。
而采
用图1 所示的倍流(Current Doubler)同步整流电路,可以不用中点抽头变压器,并且采用两个滤波电感,制造容易造价低。
图1 控制信号的时序
图2 倍流同步整流电路
倍流整流电路,可以用于半桥式或全桥式等转换器,它的工作原理是:
当变压器同名端为正时,SR1 导通,SR2 关断,电感L1 通过变压器和SR1 储能,并向负载提供电能,电感L2 通过SR2 向负载释放电能;反之,当变压器的同名端为负时,SR2 导通,SR1 关断,电感场通过变压器和SR2 储能,并向负载提供电能,电感Ly 通过SR2 向负载释放电能。
可知,与相同的初级电路结合时,倍流同步整流电路中的眼的控制逻辑
与主开关管的关系,和全波整流电路中的SR 管相同。
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同步整流和全桥整流一、同步整流技术同步整流是一种利用电子方式控制直流输出的技术,常用于电源供应器、适配器等设备中。
其基本原理是利用控制芯片或微处理器,根据负载电流或电压的变化,调整整流管的导通状态,从而控制输出电压和电流。
同步整流技术具有以下优点:1.效率高:由于整流管采用电子方式控制,因此可以减小整流损耗,提高电源效率。
2.体积小:由于采用小型电子元件,因此可以减小电源体积,便于携带。
3.稳定性好:由于采用电子控制方式,因此可以减小因负载变化引起的电压波动,提高电源稳定性。
二、全桥整流电路全桥整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路,主要由四个二极管组成,具有较高的转换效率和稳定性。
全桥整流电路的工作原理是将输入的交流电通过四个二极管进行整流,将交流电的正半周和负半周分别整流为直流电输出。
由于全桥整流电路中采用了四个二极管,因此可以对输入的交流电进行全面的整流,使得输出直流电的电压和电流更加稳定。
全桥整流电路具有以下优点:1.转换效率高:由于采用了四个二极管进行整流,因此转换效率较高。
2.稳定性好:由于对输入的交流电进行了全面的整流,因此输出直流电的电压和电流更加稳定。
3.适用范围广:全桥整流电路可以适用于各种不同的输入交流电压和电流,具有较广的应用范围。
三、整流管选择在选择整流管时,需要考虑以下几个因素:1.额定电压:根据电路的最高电压选择合适的额定电压。
选择过高可能导致整流管烧毁,选择过低则可能无法满足电路需求。
2.额定电流:根据电路的最大电流选择合适的额定电流。
选择过小可能导致整流管烧毁,选择过大则可能影响效率。
3.反向恢复时间:在选择快恢复二极管时需要考虑反向恢复时间。
较短的恢复时间可以减小开关损耗并提高效率。
4.导通压降:导通压降小的整流管具有较高的效率,适用于对效率要求较高的场合。
5.封装和热性能:根据实际应用需求选择合适的封装和热性能良好的整流管。
四、整流电路调试在安装和调试整流电路时,需要注意以下几点:1.检查输入和输出电压是否符合要求,是否在安全范围内。
倍流整流半桥变换器同步整流驱动技术的研究陈志宇;陈为;卢增艺【摘要】针对由于倍流整流电路的开关死区时间,使得一般的自驱动无法提供同步整流管驱动信号,导致体二极管导通,从而降低同步整流效率的问题,研究了一种新型的倍流同步整流自驱动电路,介绍了其工作原理,分析了影响同步整流驱动信号质量的参数.仿真和实验验证了该方案的可行性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2011(028)003【总页数】4页(P14-17)【关键词】倍流整流;同步整流;自驱动【作者】陈志宇;陈为;卢增艺【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建,福州,350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建,福州,350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建,福州,350108【正文语种】中文【中图分类】TN7120 引言随着对分布式电源系统需求的逐步加大,对变换器的高效和高功率密度的要求不断增加。
尤其是对于输出电压3.3 V及以下、输出电流高达几十安培以上的低压、大电流DC/DC模块电源,成为功率变换技术研究和产品开发的热点。
倍流整流半桥变换器因其输出滤波电感电流小(只有输出电流的一半),输出电流纹波小的优点,在低压、大电流变换器中得到广泛的应用[1]。
对于低电压、大电流输出的DC/DC变换器,同步整流技术正得到广泛应用。
同步整流技术采用低导通电阻的功率MOS管代替开关变换器中的快恢复二极管,起整流管的作用,从而达到降低整流损耗,提高效率的目的。
但是,实现同步整流,关键在于如何实现同步整流驱动信号时序的控制。
目前,实现电压型自驱动的方式主要有副边绕组电压驱动,辅助绕组电压驱动和输出滤波电感电压驱动三种。
本文在分析比较前两种自驱动方式的基础上,研究一种通过输出滤波电感耦合产生驱动信号,达到在死区时间保证同步整流管开通的目的。
1 变换器工作原理和同步整流自驱动方式半桥倍流整流电路如图1所示,假设各器件均为理想器件,两个主开关S1和S2组成了一个半桥结构,其驱动信号是有一定死区时间的互补信号。
基于DSP的移相全桥倍流整流电路的研究2009-8-25 来源:本站阅读数: 2 次文字选择:摘要:本文分析了倍流整流的工作原理,并将DSP应用于此电路中,采用数字控制来取代传统的模拟控制方法,取得较好的效果。
叙词:倍流、DSPAbstract:The operation theory is analyzed is the paper. A new kind of DSP is applied in the circuit. Its control arithmetic is implemented completely by DSP instead of the traditional analog control strategy, which achieves favorable effect.Keyword:Current Doubler、DSP一、引言在中大功率场合下,由于开关管电压应力低、易于实现软开关等优点,移相全桥电路得到比较广泛的应用。
其副边的整流电路形式主要有:全桥、全波、倍流等方式。
全桥方式应用于输出电压较高的场合。
对于输出电压不高的场合,全波电路由于其元件少,结构简单等优点得到广泛应用。
但它也存在一些问题,诸如占空比丢失、整流二极管的反向恢复引起的电压尖峰以及两桥臂实现ZVS(零电压开关)的差异。
倍流整流方式则可以克服上述缺点。
本文详细分析了倍流电路的工作原理,并将数字控制应用于此电路中,从而克服了模拟控制的一些缺点,取得了较好的控制效果。
二、电路分析电路及其主要工作波形图1所示:图1 (a)图1(b)可以看到其一个周期分为12个工作模态,由于下半周期的六个工作模态和上半周期类似,所以,只分析上半周期的工作情况。
为便于分析,首先做如下假设:(1)各开关管为理想开关管;(2)输出滤波电感Lf1=Lf2;(3)输出电容Coss1=Coss2=Clead、Coss3=Coss4=Clag;(4)电容Cb上的电压Vcb<<V0;模态分析:(各模态波形如图2各图所示)(1)t0~t1t1之前,Q1、Q4开通,副边整流二极管D1截止、D2导通。
研究生选题报告题目:倍流整流变换器中同步整流控制驱动的研究学号姓名指导教师院、系、专业电气与电子工程学院电力电子与电力传动华中科技大学研究生院制填表注意事项一、本表适用于攻读硕士学位研究生选题报告、学术报告,攻读博士学位研究生文献综述、选题报告、论文中期进展报告、学术报告等二、以上各报告内容及要求由相关院(系、所)做具体要求。
三、以上各报告均须存入研究生个人学籍档案。
四、本表填写要求文句通顺、内容明确、字迹工整。
倍流整流变换器中同步整流控制驱动的研究一、课题的来源随着高速超大规模集成电路不断发展,构成这些电路电源系统的关键部件是各种不同技术规格的DC/DC变换器模块。
对于其供电电源来说,这些数据处理电路构成一类特殊的负载,工作电压较低、电流较大,各种工作状态相互转换时对应的电流变化率很高。
随着集成度的不断提高,越来越多的处理器集成电路将集成在同一个芯片上,因此下一代微处理器的额定工作电流将达到50A-1OOA,甚至更高,要求微处理器有严格的功率管理措施。
所有这些对微处理器这类典型负载的供电电源提出了更高的要求。
针对特殊电路的要求,电压调节器模块必须提供经过严格调整的低压和大电流输出,具有快速的动态响应。
从美国开关电源市场来看,跟随着计算机通讯设备迅速、持续稳定的增长及新的网络产品市场的迅速增长,未来的开关电源市场是非常乐观的,对中小功率变换器的需求更是呈现迅速上升趋势。
据权威市场专家预测:在今后五年内,小功率DC/DC变换器的主要发展趋势是:为了适应超高频CPU芯片的迅速发展,DC/DC变换器向低输出电压(最低可低到1.2V),高输出电流、低成本、高频化(400-500KHz)、高功率密度、高可靠性(MTBF >10000)、高效率、快速动态响应的方向发展。
模块电源主要分为DC/DC、AC/DC和DC/AC三种,其中DC/DC模块占据了90%的市场份额。
随着通信系统对电源产品的要求越来越高,DC/DC模块电源技术正发生着巨大的变化,朝着低电压大电流方向发展。
全桥同步全桥整流电路原理Synchronous rectification (SR) is a technique used in power electronics to improve the efficiency of rectification circuits. It is commonly used in full-bridge rectifier circuits to reduce power loss and improve overall performance. 全桥同步整流是一种在功率电子学中用来提高整流电路效率的技术。
它常用于全桥整流电路中,以减少功耗损失并提高整体性能。
One of the key principles behind synchronous rectification is the use of active rectification components, such as MOSFETs, in place of traditional diodes. These active components are controlled by a synchronous rectification controller to ensure that the rectification process occurs at the most efficient times during the AC waveform. 同步整流的一个关键原则是使用有源整流元件,如MOSFET,来取代传统的二极管。
这些有源组件由同步整流控制器控制,以确保在交流波形的最有效时刻发生整流过程。
By using active components, synchronous rectification is able to reduce conduction losses and reverse recovery losses that are typically associated with diode-based rectifiers. This results in higherefficiency and lower heat generation in the rectification circuit, making it ideal for high-frequency and high-power applications. 通过使用有源元件,同步整流能够减少传统二极管整流器通导损耗和反向恢复损耗。
基于倍流同步整流的LED驱动电源研究
马建光;魏学业;胡良;张俊红
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2018(052)002
【摘要】发光二极管(LED)驱动电源为低压大电流恒流源,而电解电容制约着LED 驱动电源的使用寿命.国内外学者从提高电源效率和消除电解电容两个方面对LED 驱动电源进行深入研究.提出了一种基于倍流同步整流的半桥LLC拓扑的LED驱动电源,既能实现谐振半桥的软开关,又能降低次级的导通损耗,且能省去电解电容.在分析电路拓扑各阶段工作原理的基础上,设计了实验室样机,样机实测波形验证了该拓扑的优越性.
【总页数】3页(P61-62,77)
【作者】马建光;魏学业;胡良;张俊红
【作者单位】北京交通大学,北京100044;北京交通大学,北京100044;北京交通大学,北京100044;北京交通大学,北京100044
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.基于倍流同步整流的锂离子充电模块的研究 [J], 夏辉;姜久春;李景新
2.基于ISL6752的倍流同步整流全桥DC/DC变换器 [J], 孙强;刘宝辉;张云安;许雄伟
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4.基于多周期离散迭代模型的移相全桥倍流同步整流变换器及其稳定性分析 [J], 霍陆昱;陈怡霖;杜海忠;章治国
5.基于多周期离散迭代模型的移相全桥倍流同步整流变换器及其稳定性分析 [J], 霍陆昱;陈怡霖;杜海忠;章治国
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倍流整流电路和全桥整流电路是两种常见的交流电转直流电的整流电路。
它们在结构和工作原理上有一些区别和联系:
区别:
结构:倍流整流电路通常由两个并联的二极管组成,而全桥整流电路由四个二极管组成,形成了一个桥式结构。
连接方式:在倍流整流电路中,两个二极管是并联连接的,它们的负极连接在一起,正极分别与交流电源的两个极性相连。
而在全桥整流电路中,四个二极管按照桥式连接的方式,两个二极管连接在交流电源的两个极性上,另外两个二极管连接在负载的两端。
控制方式:倍流整流电路没有自身的控制元件,仅通过二极管的导通和截止来实现整流功能。
而全桥整流电路通常配备有控制元件,如晶体管、开关管或可控硅等,可以通过控制这些元件的导通和截止来实现更精确的整流控制。
联系:
整流功能:倍流整流电路和全桥整流电路都用于将交流电转换为直流电。
它们的共同目标是去除交流电信号中的负半周部分,使输出电流变为单向的直流电。
效率:无论是倍流整流电路还是全桥整流电路,它们都可以有效地实现电能的转换,并且具有较高的电流整流效率。
应用领域:倍流整流电路通常应用于低功率或较小规模的电子设备中,如电子器件的电源供应和信号处理电路。
全桥整流电路适用于较大功率和高效率要求的应用,例如电力电子设备、电动机驱动等。
需要根据具体的应用需求和电路设计来选择适合的整流电路结构。
倍流整流电路简单且成本较低,适用于一些低功率场合。
全桥整流电路复杂一些,但在高功率和精确控制方面具有更好的性能。
0 引言同步整流器具有正向电阻小,温度系数低、开关特性好等特点。
在低压整流电路中应用它,可以获得比硅二极管、肖特基二极管及功率MOSFET 更高的效率和可靠性,同时可以使成本降低,体积减小。
1 同步整流器的基本特性同步整流器实际上是两个PN 结都为正向偏置的三极管整流器,如图1所示。
在电源的正半周内BE 结和BC 结构为正向电压,三极管导通,输出与输入波形相同;在负半周内BE 结和BC 结均为反向偏置,三极管截止,输出电压为零。
这就是同步整流器的工作原理。
下面我们简要阐述一下这种整流器的基本特性。
1.1 正向电阻小同步整流器的正向电阻定义为图1 同步整流器电路CE(SAT)CE(SAT)OU R I =(1)式中I O 是输出电流,U CE (SAT)是饱和导通时CE 之间的压降,即U CE (SAT)=U CB +U BE = U BE -U BC(2)由于U BE 和U BC 均为正,互相抵消,U CE (SAT)变成很小,R CE (SAT)也就显得很小了。
R CE (SAT)的典型值是8mΩ。
1.2 温度系数低同步整流器的温度系数是指其正向电阻的温度系数。
当温度变化时两个结电压的变化规律一样即变化量大致一样,两个变化量也互相抵消,即BE BCCE(SAT)OU U R I ∆−∆∆=(3)所以当温度变化时,R CE (SAT)变化不大。
同功率MOS-FET 比较,温度系数只在功率MOSFET 的三分之一以下。
由于它的温度系数特别低,很适合于大电流和高温应用。
在高温应用时,由于正向电阻不会剧烈增加,因此可靠性比较高,同时散热设施可以简化。
1.3 开关特性好由于基区很窄并且有优越的基极激励电路,所以同步整流器的存贮时间t s 和下降时间t f 均较短t s ≈200ns,t f ≈80ns。
因此,同步整流器可以在电源电路中代替那些起开关作用的二极管。
2 各种整流器功率损耗情况比较2.1 硅二极管整流器损耗在低压整流中,硅二极管由于正向电阻很高,它的功率损耗比肖特基二极管和同步整流器都来得大。
倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析蔡拥军,叶欣(浙江大学电气工程学院,浙江杭州 310027)摘要:在低压大电流变换器中倍流同步整流拓扑结构已经被广泛采用。
就其工作原理进行了详细的分析说明,并给出了相应的实验和实验结果。
关键词:倍流整流;同步整流;直流/直流变换器;拓扑0 引言随着微处理器和数字信号处理器的不断发展,对芯片的供电电源的要求越来越高了。
不论是功率密度、效率和动态响应等方面都有了新要求,特别是要求输出电压越来越低,电流却越来越大。
输出电压会从过去的3.3V降低到1.1~1.8V 之间,甚至更低[1]。
从电源的角度来看,微处理器和数字信号处理器等都是电源的负载,而且它们都是动态的负载,这就意味着负载电流会在瞬间变化很大,从过去的13A/μs到将来的30A/μs~50A/μs[2]。
这就要求有能够输出电压低、电流大、动态响应好的变换器拓扑。
而对称半桥加倍流同步整流结构的DC/DC变换器是最能够满足上面的要求的[3]。
本文对这种拓扑结构的变换器的工作原理作出了详细的分析说明,实验结果证明了它的合理性。
1 主电路拓扑结构主电路拓扑如图1中所示。
由图1可以看出,输入级的拓扑为半桥电路,而输出级是倍流整流加同步整流结构。
由于要求电路输出低压大电流,则倍流同步整流结构是最合适的,这是因为:图1 主电路拓扑1)变压器副边只需一个绕组,与中间抽头结构相比较,它的副边绕组数只有中间抽头结构的一半,所以损耗在副边的功率相对较小;2)输出有两个滤波电感,两个滤波电感上的电流相加后得到输出负载电流,而这两个电感上的电流纹波有相互抵消的作用,所以,最终得到了很小的输出电流纹波;3)流过每个滤波电感的平均电流只有输出电流的一半,与中间抽头结构相比较,在输出滤波电感上的损耗明显减小了;4)较少的大电流连接线(high current inter-connection),在倍流整流拓扑中,它的副边大电流连接线只有2路,而在中间抽头的拓扑中有3路;5)动态响应很好。