倍流同步整流在DCDC变换器中工作原理分析
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一种大电流输出的全桥DC/DC变换器平均电流控制模式控制分析2009年09月21日作者:王少坤来源:《中国电源博览》编辑:樊晓琳摘要:倍流整流电路能够降低变压器副边的电流,特别适合于大电流输出的应用。
本文分析和研究了平均电流模式控制策略在带有倍流整流电路的大电流输出全桥DC/DC变换器中的应用。
并进行了仿真和实验。
关键词:DC/DC变换器;电流控制;倍流整流Abstract: The two inductor rectifier circuit offers reduced secondary side current rating and is most suitable for high current applications. The paper analysis of average current mode Control on a high current output FB DC/DC Converter with two inductor rectifier circuit. Simulations and experiments ensure the rightness of the method.Key Words: FB DC/DC Converter; Current-mode Control; Compensation Network0 引言相比电压控制模式控制,电流控制模式通过对电感电流的相位补偿,大大改善了电源的动态响应和并联特性。
倍流整流(CDR)能够降低变压器副边的电流,减少其损耗;同时它有两个输出滤波电感,流经每个电感的电流只有负载电流的一半,输出滤波电感的损耗也小,特别适用于现今越来越多的需要大电流输出的场合。
本文对一种带倍流整流电路的全桥DC/DC变换器的平均电流模式控制进行了分析和仿真。
1 两种电流控制模式的优缺点比较电流控制模式有两种类型:峰值电流模式控制(PCMC)和平均电流模式控制(ACMC)。
倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析
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,。
dcdc整流器的工作原理DC-DC整流器的工作原理1. 简介DC-DC整流器是一种电力转换器,用于将直流电源的电压转换为不同的直流电压。
它在各种电子设备中广泛应用,如计算机、手机和汽车电子等。
2. 基本原理DC-DC整流器的工作原理基于电感和开关器件的组合。
它主要包括输入滤波、变换、输出滤波和控制部分。
3. 输入滤波在电源输入端,使用电容器对输入信号进行滤波,以消除输入电压中的高频噪声和干扰。
这样可以保证后续步骤的正常运行。
4. 变换在变换环节,使用开关器件和电感进行能量转换。
这个过程主要分四个步骤:打开开关、储能、关断开关和能量释放。
5. 打开开关开关器件切换到导通状态,电容器开始充电并储能。
6. 储能当开关器件导通时,电感中储存的能量逐渐增加。
同时,电容器内的电压也逐渐上升。
7. 关断开关为了改变输出电压,开关器件必须被关闭。
当开关断开,电感上的电流开始流动,并将电感储存的能量传递到电容器。
8. 能量释放当开关器件断开时,电容器释放储存的能量,使其通过输出滤波器并输出至负载。
这样就实现了输入电压向输出电压的转换。
9. 输出滤波输出滤波器对输出电压进行滤波,以去除剩余的高频噪声和干扰,并提供稳定的输出电压给负载。
10. 控制部分DC-DC整流器的控制部分是整个系统的大脑,通过控制开关器件的导通和断开,使其输出电压保持稳定。
常见的控制方法包括脉宽调制(PWM)和电流/电压反馈等。
11. 结论DC-DC整流器的工作原理是基于电感和开关器件的能量转换。
通过合理的设计和控制,可以实现直流电压的转换和稳定输出。
这种电力转换器在现代电子设备中起着重要的作用,为各种应用提供了可靠的电源。
以上是DC-DC整流器的工作原理的简要介绍,希望能帮助你更好地理解这一关键技术。
AC/DC转换器的工作原理AC-AlternaTIngcurrent是交流的意思,DC-Directcurrent是直流的意思,AC/DC 变换是将交流变换为直流,AC/DC转换器就是将交流电变为直流电的设备,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。
一:AC/DC转换器的工作原理-工作原理交流电转换为直流电称为整流,而直流电转换为交流电称为逆变。
逆变要比整流复杂得多。
常用的有两种方法,一种是先通过SPWM方式,调制出正弦波波形(如果方波也可以的话,这步可以省略),然后通过一个H桥切换输出电压极性,这要求H 桥的切换与SPWM电路同步,技术上较复杂但这种方式的效率好像很高,所以不少逆变器都是这种方式。
将直流电源转变为交流电使用的设备就是叫“逆变器”原理基本是将直流电送到用于逆变输出的三极管,利用接在该管子回路上的变压器等元器件对管子形成正反馈而使管子产生“震荡”电流(起振)而变为交流输出,如果需要比较“严格”的电流输出波形,则还要接入有关电子元器件,组成对输出波形进行整形的电路。
一般通过二极管整流电路或电子开关电路,都可将交流电转换为直流电。
AC/DC转换器的工作过程图整流电路,是将工频交流电转换为脉动直流电;滤波电路,将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分,增加直流成分;稳压电路,采用负反馈技术,对整流后的直流电压进一步进行稳定。
1整流--即把交流调整成直流,换句话就是使交流的正玄波调整到的X轴上方。
但是现在还只是脉冲的。
主要元件是二极管。
整流方式:全波整流(桥式整流,有专门的元件或用4个二极管)、半波整流(x以下的波损失掉,电流不是连续的。
用一个二极管做)。
2滤波--把波形调整成平稳的直流(可用电容)另:根据需要的电压,可以在整流之前做变压。
一般来讲整流电路有如下几种方法:半波整流电路:半波整流就是利用二极管的单向导电性能,使经变压器出来的电压Vo只有半个周期可以到达负载,如下:单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路,在分析整流电路工作原理时,整流电路中的二极管具有单向导电性。
倍流整流在低压大电流开关电源中的应用崔晶【摘要】在隔离型低压大电流输出的DC/DC变换器中,同步整流电路中存在着纹波电流大的问题。
针对此问题,提出了倍流同步整流电路,与传统的整流电路相比,大大减小了纹波电流。
通过实验验证了该方案的有效性和优越性。
%In this paper, the merits and limitations of current -doubler rectifier are analyzed and synthesized. The current-doubler rectifier is compared with the other second-side rectifier. The conclu-sion has been drawn that the current-doubler rectifier is suitable for the low-voltage high-current out-put DC-DC converter.【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P78-80,84)【关键词】倍流整流电路;DC-DC;拓扑【作者】崔晶【作者单位】西安铁路职业技术学院,西安710014【正文语种】中文【中图分类】TM910 引言随着微处理器和数字信号处理器的不断发展,对芯片供电电源的要求越来越高,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。
这就要求具有输出电压低、电流大、动态响应快的变换器。
同步整流可使变换器损耗减小,但电流纹波大的问题比较难解决。
因此该文提出了倍流同步整流电路,很好地解决了电流纹波大的问题。
1 同步整流方案的选择由于输出为低压大电流,因此副边整流电路的选用尤为重要,在常用的4种副边拓扑结构中,倍流整流电路具有如下特点:1)全波和倍流整流中整流管的导通损耗远比半波整流小。
倍压整流电路的工作原理及电路设计在某些电子设备中,需要高压(几千伏甚至几万伏)、小电流的电源电路。
一般都不采用前面讨论过的几种整流方式,因为那种整流电路的整流变压器的次级电压必须升的很高,圈数势必很多,绕制困难。
这里介绍的倍压整流电路,在较小电流的条件下,能提供高于变压器次级输入的交流电压幅值数倍的直流电压,可以避免使用变压比很高的升压变压器,整流元件的耐压相对也可较低,所以这类整流电路特别适用于需要高电压、小电流的场合。
倍压整流是利用电容的充放电效应工作的整流方式,它的基本电路是二倍压整流电路。
多倍压整流电路是二倍压电路的推广。
1、二倍压整流电路(1)桥式二倍压整流电路图1所示电路是桥式倍压整流电路,图1的(1)和(2)为同一电路的两种不同画法。
在这里,用两个电容器取代了全波桥式整流电路中的两只二极管。
整流管D1、D2在交流电的两个半周分别进行半波整流。
各自对电容C1和C2充电。
由负载RL与C1、C2回路看,两个电容是接成串联的。
负载RL 上的直流电能是由C1、C2共同供给的。
当e2正半周时,D1导通,如果负载电阻RL很大,即流过RL的电流很小的话,整流电流i D1使C1充电到2E2的电压,并基本保持不变,极向如图中所示。
同样,当e2负半周时,经D2对C2也充上2 E2的电压,极向如图中所示。
跨接在两个串联电容两端的负载R L 上的电压UL=UC1+UC2,接近于e2幅值的两倍。
所以称这种电路为二倍压整流电路。
实际上,在正半周C1被充电到幅值2 E2后,D1随即截止,C1将经过RL对C2放电,UC1将有所降低。
在负半周,当C2被充电到幅值2 E2后,D2截止,C2的放电回路是由C1至RL ,UC2也应有所降低。
这样,UC1和UC2的平均值都应略低于2 E2,也即负载电压是不到次级绕组电压幅值的两倍的。
只有在负载RL 很大时,UL≈2 E2。
UC1、UC2及UL的变化规律如图2所示。
这种整流电路中每个整流元件承受的最大反向电压是22 E2,电容器C1、C2上承受的电压为2 E2,这里的电容器同时也起到滤波的作用。
倍压整流电路原理讲解
倍压整流电路是一种简单有效的电路,它在电源输出端输出一个比输入电压更高的电压,其原理是通过利用开关电路的原理,将低压的输入电压转换为更高的电压。
倍压整流电路的组成由恒定阻抗、正反变换以及调节器组成,其工作原理如下:首先,恒定阻抗电路负责通过放大增加电流,由此产生了放大倍数,然后由正反变换电路将低压输入电压反转为更高的输出电压,其中包括电流变换器、压降变换器和旋转变换器的基础电路结构;最后,调节器将反转的高压输出电压经过调节,以保持输出电压恒定不变。
整流电路通常用于调节电压的大小,调节电压的大小可以达到稳定输出和节省能源的效果。
它也可以用作电源调节、照明调节、电机调节等,对于需要电路设计的应用方面有着重要的作用。
在实际应用中,倍压整流电路有许多优点。
首先,它具有耐用性强、结构简单等特点,使用起来非常方便;其次,它可以实现自动调节和无限调节,使用者可以根据实际需要调整输出电压;最后,倍压整流电路的精度高,可以实现稳定的输出,且节省能源。
倍压整流电路有着重要的应用价值,尤其在电源调节、照明调节、电机调节等方面的应用。
此外,倍压整流电路可以根据实际需要调节电压大小,可以实现输出稳定。
但是,倍压整流电路也有一些局限性,如调节范围有限、损耗大等,这些局限性在实际应用中需要特别注意。
无论是电源调节、照明调节、电机调节还是其他领域的应用,倍
压整流电路都具有重要的意义,有助于提高输出精度和节约能源。
可以看出,倍压整流电路是一种简单有效的电路,具有重要的应用价值,且能够满足不同类型的应用需求。
同步整流技术及其在DC/DC变换器中的应用摘要:同步整流技术是采用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管,因此能大大降低整流器的损耗,提高DC/DC变换器的效率,满足低压、大电流整流的需要。
首先介绍了同步整流的基本原理,然后重点阐述同步整流式DC/DC 电源变换器的设计。
关键词:同步整流;磁复位;箝位电路;DC/DC变换器1 同步整流技术概述近年来随着电源技术的发展,同步整流技术正在向低电压、大电流输出的DC/DC变换器中迅速推广应用。
DC/DC变换器的损耗主要由3部分组成:功率开关管的损耗,高频变压器的损耗,输出端整流管的损耗。
在低电压、大电流输出的情况下,整流二极管的导通压降较高,输出端整流管的损耗尤为突出。
快恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达1.0~1.2V,即使采用低压降的肖特基二极管(SBD),也会产生大约0.6V的压降,这就导致整流损耗增大,电源效率降低。
举例说明,目前笔记本电脑普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压,所消耗的电流可达20A。
此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50%。
即使采用肖特基二极管,整流管上的损耗也会达到(18%~40%)PO,占电源总损耗的60%以上。
因此,传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要,成为制约DC/DC变换器提高效率的瓶颈。
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。
它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。
功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。
用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。
为满足高频、大容量同步整流电路的需要,近年来一些专用功率MOSFET不断问世,典型产品有FAIRCHILD公司生产的NDS8410型N沟道功率MOSFET,其通态电阻为0.015Ω。
倍流整流原理倍流整流原理是指通过特定的电路设计和元器件的组合,将交流电转换为直流电的一种工作原理。
它被广泛应用于电子设备和电力系统中,用于将交流电源转化为直流电源,以满足不同设备对电源的需求。
1. 倍流整流原理的基本概念倍流整流原理是利用二极管的导通和截止特性,实现对交流电进行整流的过程。
在倍流整流电路中,通常采用了二极管桥式整流电路。
通过将四个二极管连接成桥形,可以实现对交流电的整流。
2. 倍流整流原理的工作过程当交流电源施加在桥式整流电路上时,根据交流电的正负半周,二极管的导通和截止状态会发生变化。
在正半周中,D1和D4导通,D2和D3截止,电流从D1流向负载,实现了整流;在负半周中,D2和D3导通,D1和D4截止,电流从D2流向负载,同样实现了整流。
通过这种交替的导通和截止状态,可以将交流电转换为直流电。
3. 倍流整流原理的优势倍流整流原理具有很多优势。
首先,它可以将交流电转换为直流电,满足电子设备对直流电源的需求。
其次,倍流整流电路结构简单,成本低廉,易于制造和维修。
另外,倍流整流电路的效率高,能够提供稳定可靠的直流电源。
4. 倍流整流原理的应用领域倍流整流原理被广泛应用于各种电子设备和电力系统中。
在电子设备中,它被用于电源模块的设计,为设备提供稳定的直流电源。
在电力系统中,倍流整流原理被用于变流器和逆变器的设计,实现对电能的转换和调节。
5. 倍流整流原理的发展趋势随着科技的不断进步,倍流整流原理在设计和应用方面也在不断发展。
目前,一些新型的倍流整流电路已经出现,如三电平整流电路和多电平整流电路。
这些新型电路结构可以进一步提高电路的效率和稳定性,满足更高要求的电子设备和电力系统。
总结起来,倍流整流原理是一种将交流电转换为直流电的工作原理。
它通过合理的电路设计和元器件组合,实现了对交流电的整流。
倍流整流原理具有结构简单、成本低廉、效率高等优势,并被广泛应用于各种电子设备和电力系统中。
随着科技的发展,倍流整流原理也在不断进步和演变,为电子设备和电力系统的设计提供了更多选择和可能。
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。
倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析类别:电源技术 作者:蔡拥军等 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。
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。
应用同步整流技术实现双向DC/DC变换摘要:在Buck同步整流技术的基础上,充分利用其电路的特点,提出了双向直流变换器,并分析了其可行性。
针对双向恒压和双向恒流两种控制方式,分析了各自的开关管驱动脉冲要求,并给出了相应控制脉冲的实现方法。
通过实验加以验证。
关键词:双向;同步整流;恒压;恒流0 引言同步整流技术是近几年研究的热点,主要应用于低压大电流领域,其目的是为了解决续流管的导通损耗问题。
采用一般的二极管续流,其导通电阻较大,应用在大电流场合时,损耗很大。
用导通电阻非常小的MOS管代替二极管,可以解决损耗问题,但同时对驱动电路提出了更高的要求。
此外,对Buck电路应用同步整流技术,用MOS管代替二极管后,电路从拓扑上整合了Buck和Boost 两种变换器,为实现双向DC/DC变换提供了可能。
在需要单向升降压且能量可以双向流动的场合,很有应用价值,如应用于混合动力电动汽车时,辅以三相可控全桥电路,可以实现蓄电池的充放电。
l 工作原理1 1 电路拓扑双向同步整流电路拓扑如图1所示。
当电路工作于正向Buck时,Sw作为主开关管,当Sw导通时,Sw关断,电感L储能;当Sw关断时,SR导通续流,电感L释能给输出负载供电。
当电路工作于反向Boost升压电路时,SR作为主开关管,当SR导通时,Sw关断,电感L储能;当SR关断时,Sw导通续流,电感L释能给输出负载供电。
1.2 参数设计设置电感L是为了抑制电流脉动,因此其设计依据是电流纹波要求。
电容C 1主要是为了在Boost电路Sw关断时,维持输出电压恒定,而电容C2主要是为了抑制Buck输出电压脉动,其设计依据是电压纹波要求,因此两个电容的参数设计并不一致。
具体算式如下。
式中:Vg为Buck电路输入电压;Vo为Boost电路输入电压;D为Sw管的占空比:△Q为对应输出电压纹波的电荷增量;△Vo为Buck电路输出电压纹波要求;△Vg为Boost电路输出电压纹波要求;△lmin为Buck和Boost电路电流纹波要求的较小值;I为电感电流。
dcdc整流器的工作原理DC-DC整流器是一种电子器件,用于将直流电转换为直流电的过程。
它通过控制电流的流向和大小,实现了电能的转换和调节,是电力电子领域中非常重要的一种设备。
本文将介绍DC-DC整流器的工作原理及其在实际应用中的重要性。
我们来了解DC-DC整流器的基本结构。
它由输入端、输出端和控制电路组成。
输入端连接直流电源,输出端连接负载,控制电路用于控制电流的流向和大小。
在输入端和输出端之间,通常还包括一个电感和一个开关管。
开关管的通断状态由控制电路控制,通过改变开关管的导通时间比例,可以实现对输出电压的调节。
DC-DC整流器的工作原理可以分为两个阶段:导通状态和关断状态。
在导通状态下,开关管处于导通状态,电流从输入端流向输出端,此时电感中的电能储存。
而在关断状态下,开关管处于关断状态,电感中的电能释放,使输出端的电压保持稳定。
具体来说,在导通状态下,开关管处于导通状态,输入电源的电流通过电感和开关管流向输出端,此时电感储存了一定的电能。
当控制电路检测到输出端电压达到设定值时,控制电路将控制开关管断开,进入关断状态。
在关断状态下,电感中储存的电能开始释放,维持输出端电压的稳定。
当输出端电压降低到一定程度时,控制电路再次闭合开关管,进入导通状态,循环往复。
DC-DC整流器的工作原理基于电感的特性。
当电流发生变化时,电感会产生电压反馈,这可以利用在电路中实现电流的转换和调节。
通过控制开关管的状态,可以改变电感中电能的储存和释放过程,从而实现对输出电压的调节。
DC-DC整流器在实际应用中具有重要的作用。
首先,它能够将输入直流电源转换为稳定的输出直流电压,满足各种负载的电源需求。
其次,DC-DC整流器具有高效率的特点,能够减少能量的损耗,提高能源利用率。
此外,DC-DC整流器还具有体积小、重量轻的特点,方便携带和安装。
因此,在电子设备、通信设备、工业自动化等领域都广泛应用了DC-DC整流器。
DC-DC整流器是一种重要的电力电子器件,通过控制电流的流向和大小,将输入直流电转换为稳定的输出直流电。
倍流同步整流在DC/DC变换器中工作原理分析
[作者:佚名转贴自:未知点击数:13 更新时间:2005-6-16 文章录入:chinlea ]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。
它唯一的缺点就是需要两个输出滤波电感,在体积上相对要大些。
但是,有一种叫集成磁(integrated magnetic)的方法,可以将它的两个输出滤波电感和变压器都集成到同一个磁芯内,这样可以大大地减小变换器的体积。
2 电路基本工作原理
电路在一个周期内可分为4个不同的工作模式,如图2所示,理想的波形图如图3所示。
(a) 模式1[t0-t1]
(b) 模式2[t1-t2]
(c) 模式3[t2-t3]
(d) 模式4[t3-t4]图2 工作模式图
图3 工作波形图
L o1,L o2 2.2μH
C o1500μF/2.5V
磁芯(core) R-42216-EC
匝比(turnratio) 10:1
漏感(L k) 600nH
开关频率(f s) 310kHz
图4所示的是原边两个主管和副边同步管的门极驱动波形。
通道R2表示S1的驱动波形;通道R1表示S2的驱动波形;通道1是同步管S R2的驱动波形;通道2是同步管S R1的驱动波形。
由表1可以看到,变压器漏感L k=600nH。
所以,在电流较小的时候,存储在漏感中的能量不是很大,因而开关管在关断后的漏感和开关管输出结电容间的振荡不是很大,图5所示的是在负载电流I o=5A时的S2漏源极v ds2的波形。
图4 门极驱动波形
图5 v ds2波形(I o=5A)
当变换器以满载I o=25A输出时,变压器原边的振荡就明显地增大。
这是因为,当输出电流增大的时候,反映到原边的电流也会增大,
所以,这个时候存储在变压器漏感中的磁能就会增大,在t off期间内振荡的时间较长,幅值也较大,如图6所示。
在大电流的拓扑中,这种振荡的损耗也是不可忽略的。
图7给出了变换器的效率曲线图,最大值出现在I o=15A时。
图6 v ds2波形(I o=25A)
图7 效率曲线图
4 结语
对适于低压大电流的整流拓扑(倍流整流+同步整流)的工作原理作了详细的说明,并在分析的基础上,给出了相应的实验结果。
证明了这种整流拓扑在低压大电流DC/DC变换器中的合理性。
随着对电源性能要求的提高,这种整流拓扑将会越来越广泛地被采用。
但应该指出的是,变压器的漏感应该尽量地减小,以减少原边振荡。