《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 電源技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器中幾種副邊整流電路的比較
隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器中幾種副邊整流電路的比較
秦海鴻,楊正龍,任華,王慧貞
摘要: 考慮到DC/DC變換器副邊整流電路的多樣化,本文針對(duì)低壓/大電流輸出DC/DC變換器,對(duì)幾種常用的副邊整流電路進(jìn)行分析比較,對(duì)倍流整流拓?fù)溥M(jìn)行了較詳細(xì)的闡述,希望能對(duì)電源設(shè)計(jì)有所幫助。
Abstract:
Key words :

1引言

隨著計(jì)算機(jī)通信設(shè)備及新的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品市場(chǎng)需求的迅速增長(zhǎng),未來(lái)的電源市場(chǎng)是非常樂(lè)觀的。市場(chǎng)對(duì)小功率變換器的需求更是呈現(xiàn)迅速上升趨勢(shì)。據(jù)專家預(yù)測(cè)[12],在今后五年內(nèi),小功率DC/DC變換器的發(fā)展趨勢(shì)是:適應(yīng)超高頻CPU芯片的迅速發(fā)展,DC/DC變換器將向低輸出電壓(最低可低到1.2V)、高輸出電流、低成本、高頻化(400~500kHz)、高功率密度、高可靠性(MTBF≥106h)、高效率的方向發(fā)展。

整流電路作為DC/DC變換器的重要組成部分,對(duì)整機(jī)性能的影響很大。傳統(tǒng)的整流電路采用功率二極管,由于二極管的通態(tài)壓降較高(典型值有0.4V~0.6V),因此整流損耗較大。而為了滿足各種數(shù)據(jù)處理集成電路對(duì)更快速、更低功耗和更高集成度的要求,集成芯片工作電壓將進(jìn)一步降低到1V~3V(現(xiàn)今的典型值為2.8V~3.3V)。在DC/DC變換器輸出如此低的電壓時(shí),整流部分的功耗占輸出功率的比重將更大,致使整機(jī)效率更低,成為電源小型化、模塊化的障礙。應(yīng)用同步整流技術(shù),用低導(dǎo)通電阻MOSFET代替常規(guī)整流二極管,可以大大降低整流部分的功耗,提高變換器的性能,實(shí)現(xiàn)電源的高效率,高功率密度[34]。

考慮到DC/DC變換器副邊整流電路的多樣化,本文針對(duì)低壓/大電流輸出DC/DC變換器,對(duì)幾種常用的副邊整流電路進(jìn)行分析比較,對(duì)倍流整流拓?fù)溥M(jìn)行了較詳細(xì)的闡述,希望能對(duì)電源設(shè)計(jì)有所幫助。

2副邊整流電路的回顧

2.1幾種常見(jiàn)的副邊整流電路

如圖1、圖2(a)、圖3(a)、圖4(a)所示,分別為全橋整流、半波整流、全波整流和倍流整流拓?fù)?。全橋整流比其它三種整流方式多用兩個(gè)整流管,使導(dǎo)通損耗大大增加,因而不太適合用于低壓/大電流輸出場(chǎng)合。故在下文中,未把全橋整流方式作為比較的對(duì)象。

基于半波整流和全波整流方式比較常用,這里不

圖1全橋整流

q

圖2半波整流拓?fù)浼捌湓聿ㄐ?a)二極管半波整流(b)MOSFET半波整流(SR)(c)原理波形

圖3全波整流拓?fù)浼捌湓聿ㄐ?/p>

(a)二極管全波整流(b)MOSFET全波整流(c)原理波形

再作原理贅述,而著重對(duì)最近幾年比較熱門的“新型”整流拓?fù)?mdash;倍流整流方式進(jìn)行較詳細(xì)的原理分析。

2.2倍流整流電路的原理分析

早在1919年,“倍流整流”思想[5]在汞弧管整流電路中就有人提出,但沒(méi)有受到重視。隨著最近幾年低壓/大電流輸出DC/DC變換器的研究熱潮,這種整流思想又重新得到了重視。它是從全橋整流方式演化而來(lái),即用兩只獨(dú)立的,數(shù)值相同的電感代替全橋整流拓?fù)渲械囊唤M整流管,仍保持“全橋整流”的形式,經(jīng)過(guò)適當(dāng)變形,即得到圖4所示的拓?fù)湫问?。圖5給出全橋整流—倍流整流這一演化過(guò)程的示意簡(jiǎn)圖。

如圖4所示,VSEC是變壓器副邊繞組電壓波形。下面對(duì)一個(gè)周期TS中,電路的工作情況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析[6]。

(1)t0—t1:變壓器副邊繞組上為正壓,SR2(D2)處于導(dǎo)通狀態(tài),SR1(D1)處于關(guān)斷狀態(tài)(SR1與D1,SR2與D2的開關(guān)狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)一致,下文以SR管說(shuō)明工作原理),電感L1上電流上升,L2上電流下降。對(duì)應(yīng)如下關(guān)系式:VL1=V2-V0=L1(1)VL2=-V0=L2(2)

圖4倍流整流拓?fù)浼捌湓聿ㄐ?/p>

(a)二極管倍流整流(b)MOSFET倍流整流(c)原理波形

(2)t1—t2:變壓器副邊繞組電壓為零,整流管SR1、

SR2都導(dǎo)通。通過(guò)電感L1、L2的電流都在減小,處于續(xù)流狀態(tài)。對(duì)應(yīng)關(guān)系式為:VL1=-V0=L1(3)VL2=-V0=L2(4)

(3)t2—t3:變壓器副邊繞組上為負(fù)壓,功率管SR1

處于導(dǎo)通狀態(tài),SR2處于關(guān)斷態(tài),電感L1上電流下降,L2上電流上升。對(duì)應(yīng)關(guān)系式為:VL1=-V0=L1(5)VL2=V2-V0=L2(6)

(4)t3—t4:變壓器副邊繞組電壓為零,整流管SR1、SR2都導(dǎo)通。通過(guò)電感L1、L2的電流都在減小,處于續(xù)流狀態(tài)。對(duì)應(yīng)電路方程與t1—t2時(shí)段相同。

在一個(gè)完整的開關(guān)周期Ts中,通過(guò)電感L1、L2的電流,都是在各自的0~DTs時(shí)間段內(nèi)增加;在(1-D)Ts時(shí)間段內(nèi)減小,且兩段時(shí)間內(nèi)電流增加量與減小量相等。對(duì)應(yīng)如下關(guān)系式:L=V2-V0,L=V0,Δi(+)=Δi(-)

整理后可得:

V0=DV2(7)

式中:D=tON/Ts

倍流整流,其實(shí)質(zhì)就是兩個(gè)電感的交錯(cuò)并聯(lián)。電感L1與L2上的電壓和流過(guò)電流相位相差180°,在變壓器副邊繞組電壓非零時(shí),流過(guò)L1、L2的電流一增一減,實(shí)現(xiàn)了iL1、iL2的紋波電流互消,從而使總的負(fù)載電流(i0=iL1+iL2)紋波大大減小。在輸出電壓紋波要求相同的情況下,這種倍流整流方式使得L1、L2顯著減小,加快了功率級(jí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

電感L1、L2電流波形相差180°,其合成電流(i0=iL1+iL2)紋波峰峰值與iL1、iL2紋波峰峰值的關(guān)系,用電流互消比例K12表示,K12與占空比D有關(guān),關(guān)系式如下:K12=2-(D≤0.5)(8)

其對(duì)應(yīng)的關(guān)系如圖6所示。從圖6可以直觀地看出,當(dāng)D=0.5,即V2=2V0時(shí),才有完全的紋波互消作用(輸出電流實(shí)現(xiàn)零紋波),D偏離0.5越遠(yuǎn),紋波互消作用越差。當(dāng)D=0.25時(shí),紋波互消比例只有67%。因此,在倍流整流拓?fù)渲校瑸榱死闷浼y波互消作用,希望D在0.5附近。

3幾種整流電路的比較

為了充分認(rèn)識(shí)半波整流、全波整流和倍流整流拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn),便于優(yōu)化選擇,下面從整流管導(dǎo)通損耗,磁性元件尺寸,大電流繞組連接點(diǎn)數(shù),SR驅(qū)動(dòng)方式,原邊適用拓?fù)涞榷鄠€(gè)方面對(duì)三種整流方式逐一進(jìn)行比較。比較基于相同條件下進(jìn)行,即變換器功率等級(jí),開關(guān)頻率fs,副邊電壓Vsec的幅值V2,各拓?fù)鋵?duì)應(yīng)定義的占空比D,輸出電壓VO及其紋波ΔVO要求,輸出濾波電容C相同。

圖5全橋整流—倍流整流演化過(guò)程簡(jiǎn)圖

圖6電感電流紋波互消作用示意

3.1整流管導(dǎo)通損耗

(1)半波整流拓?fù)鋞ON時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流IO流過(guò)SR1;在tOFF時(shí)段內(nèi),IO流過(guò)SR2。因此在一個(gè)開關(guān)周期Ts中,兩整流管總的導(dǎo)通損耗,相當(dāng)于負(fù)載電流流經(jīng)一個(gè)整流管的導(dǎo)通損耗(損耗計(jì)算公式用MOSFET)?;娟P(guān)系式為:

Phw=m·IO2Rds(on)(9)

式中:m為用作SR1或SR2的MOSFET的并聯(lián)個(gè)數(shù)(SR1、SR2并聯(lián)個(gè)數(shù)一般相等);

Rds(on)為MOSFET導(dǎo)通電阻。

(2)中心抽頭全波整流tON時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流IO流過(guò)SR1或SR2;tOFF時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流在兩個(gè)整流管上平分,從而減小了tOFF時(shí)段內(nèi)整流管的導(dǎo)通損耗,當(dāng)用肖特基二極管作為整流管時(shí),因肖特基伏安特性為指數(shù)關(guān)系,損耗降低量并不太明顯。當(dāng)采用MOSFET作為同步整流管,其電壓電流近似呈線性關(guān)系,損耗降低得非常明顯,一個(gè)周期內(nèi)整流管總的導(dǎo)通損耗近似為:Pfw=m··IO2Rds(on)

D<1(10)

(3)倍流整流拓?fù)銼R1、SR2中的電流流通情況與全波整流相似。一個(gè)周期內(nèi)整流管總的導(dǎo)通損耗近似為:Pcd=m··IO2Rds(on)

D<0.5(11)

三種整流方式整流管的導(dǎo)通損耗(基準(zhǔn)值取為m·IO2Rds(on))與D的對(duì)應(yīng)關(guān)系示于圖7。由圖7可知,D越小,全波整流和倍流整流拓?fù)渲姓鞴艿膶?dǎo)通損耗與半波整流相比越小。從損耗角度考慮,當(dāng)工作在Dmax(全波整流:Dmax=1;倍流整流:Dmax=0.5)附近時(shí),后兩種整流拓?fù)渑c半波整流相比,并無(wú)多大優(yōu)勢(shì)。

3.2磁性元件

(1)濾波電感

①半波整流拓?fù)潆姼猩想妷侯l率與開關(guān)頻率fs相同,滿足規(guī)定紋波要求的電感量[7]為:Lhw=(12)

②中心抽頭全波整流拓?fù)潆姼猩想妷侯l率為

開關(guān)頻率的兩倍,滿足規(guī)定紋波要求的電感量為:Lfw=(13)

 

圖7三種整流拓?fù)湔鞴軐?dǎo)通損耗的比較

③倍流整流拓?fù)潆m然獨(dú)立電感L1、L2上電壓

的頻率與開關(guān)頻率fs相等,但由前面分析可知,拓?fù)渲写嬖趦蓚€(gè)獨(dú)立電感電流的紋波互消作用,而且兩電感合成電流的頻率為開關(guān)頻率fs的兩倍,在D靠近0.5時(shí),紋波互消作用非常顯著,因而可以大大減小所需濾波電感值。滿足規(guī)定紋波要求的電感量為:L1=L2=··(14)可見(jiàn),在相同條件下為滿足相同的輸出電壓紋波要求,后兩種整流拓?fù)渌璧臑V波電感值比前者顯著減小,若半波整流輸出濾波電感為參照值L,則采用全波整流只需·L,采用倍流整流只需·L,從而減輕了輸出濾波電容器的紋波設(shè)計(jì)壓力,減小了電感尺寸。當(dāng)然這里給出的公式只能作為粗略的對(duì)比,并未考慮實(shí)際電容器的ESR和ESL的影響。

(2)變壓器

假定輸出濾波電感很大,可以忽略電感電流紋波,有iL=IO,iL1=iL2=IO/2。①半波整流拓?fù)湓赟R1導(dǎo)通的tON時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流IO流過(guò)變壓器副邊繞組,在SR2導(dǎo)通的tOFF時(shí)段內(nèi),變壓器副邊繞組電流為零。變壓器副邊電流有效值近似為:ISEC=IO·。②中心抽頭全波整流拓?fù)湓赟R1、SR2分別導(dǎo)通的tON時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流IO分別流過(guò)變壓器副邊中心抽頭繞組中的一只繞組;在SR1、SR2一起導(dǎo)通的tOFF時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流在兩只整流管上平分,中心抽頭的兩只繞組中,均流過(guò)一半的負(fù)載電流(IO/2)。變壓器副邊電流有效值近似為:ISEC=IO·(兩個(gè)繞組均等于Isec)。③倍流整流拓?fù)湓赟R1、SR2分別導(dǎo)通的tON時(shí)段內(nèi),一半的負(fù)載電流(假定IL1=IL2=IO/2)流過(guò)變壓器副邊繞組;在SR1、SR2一起導(dǎo)通的tOFF時(shí)段內(nèi),負(fù)載電流通過(guò)兩個(gè)電感和兩個(gè)整流管形成放電回路,并不流過(guò)變壓器副邊繞組(變壓器繞組中只會(huì)流過(guò)很小的磁化電流,可忽略),也即在tOFF時(shí)段內(nèi),可以認(rèn)為變壓器副邊繞組電流為零。副邊電流有效值近似為:ISEC=IO·。

圖8給出三種整流方式中變壓器副邊電流有效值(基準(zhǔn)值為IO)與D的對(duì)應(yīng)關(guān)系??梢?jiàn),在D相等時(shí),倍流整流與半波整流拓?fù)渥儔浩鞲边吚@組Irms相當(dāng)。而這兩個(gè)拓?fù)渥儔浩鞲边吚@組Irms與全波整流拓?fù)涓边匢rms的大小則與占空比D大小有關(guān):當(dāng)D<0.33時(shí),前者比后者小;D>0.33時(shí),前者比后者大。要注意的是中心抽頭全波整流副邊為兩只繞組,而其它兩種整流方式只有一只繞組。

特別需要指出的是,倍流整流拓?fù)溥@一電路形式特別適合于應(yīng)用磁集成技術(shù)[8]。一般可采用兩種集成思路:兩只電感集成在一只磁芯上,以及兩只電感和變壓器集成在一只磁芯上。在倍流整流拓?fù)渲校m然由電感電流交錯(cuò)合成后的電流紋波較小,但分別流過(guò)分立電感L1、L2上的電流紋波卻較大,因此在采用分立電感元件時(shí),對(duì)應(yīng)每只電感的磁通脈動(dòng)量較大,引起較大的磁芯損耗,影響整機(jī)效率;把電感L1、L2集成在一只磁芯上(如EE或EI型),電感繞組分別繞制在兩只外腿上,對(duì)應(yīng)的磁通在中心柱上交疊,可以實(shí)現(xiàn)磁通脈動(dòng)量的互消作用,從而大大減小中心柱的磁芯損耗和磁芯體積。對(duì)應(yīng)的示意圖如圖9所示[9]。

更進(jìn)一步,可把三個(gè)分立磁性元件集成在一只磁芯上[10],如圖10所示,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磁芯和繞組的集成,從而大大減小了磁性元件所占的總體積,簡(jiǎn)化了布局及封裝設(shè)計(jì),與半波、全波整流相比,具有顯著的優(yōu)越性。

3.3大電流繞組連接點(diǎn)及布局設(shè)計(jì)

考慮到幾種整流電路應(yīng)用于大電流輸出場(chǎng)合,因此對(duì)大電流繞組數(shù)和繞組連接點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了比較。

(1)半波整流拓?fù)溆?只大電流繞組,4個(gè)大電流繞組連接點(diǎn)。

(2)全波整流拓?fù)溆?只大電流繞組,5個(gè)大電流繞組連接點(diǎn)(假定中心抽頭結(jié)構(gòu)中,副邊兩只繞組的中間連接在繞組內(nèi)部完成)。

(3)倍流整流拓?fù)溆?只大電流繞組,6個(gè)大電流連接點(diǎn);考慮兩電感和變壓器的集成后,只有2只大電流繞組,3個(gè)大電流繞組連接點(diǎn)??梢?jiàn),應(yīng)用磁集成技術(shù)后的倍流整流拓?fù)渑c前兩個(gè)整流拓?fù)湎啾?,大電流繞組數(shù)、大電流繞組連接點(diǎn)數(shù)都較少,因此副邊的布局大大簡(jiǎn)化,與布局相關(guān)的損耗也得以進(jìn)一步降低,使得整機(jī)封裝設(shè)計(jì)變得容易。

圖8三種整流拓?fù)渥儔浩鞲边吚@組電流有效值對(duì)照?qǐng)D

圖9兩電感集成

(a)兩電感磁芯集成示意(b)磁通脈動(dòng)互消作用示意

圖10三個(gè)分立磁性元件的集成

3.4同步整流管(低壓功率MOSFET)的驅(qū)動(dòng)方式及原邊拓?fù)涞目紤]

(1)同步整流管的驅(qū)動(dòng)方式

同步整流管的驅(qū)動(dòng)方式一般可分為兩類:

——外加控制驅(qū)動(dòng)(ExternalControl):通過(guò)附加的邏輯控制和驅(qū)動(dòng)電路,產(chǎn)生出隨主變壓器副邊電壓作相應(yīng)時(shí)序變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)同步整流管。這種驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓幅值恒定,不隨副邊電壓幅值變化,驅(qū)動(dòng)波形好,但需要一套復(fù)雜的控制驅(qū)動(dòng)電路,增加了成本,也延長(zhǎng)了研發(fā)時(shí)間。

——自驅(qū)動(dòng)同步整流(Self-drivenSynchronousRectification):即從電路中的某一點(diǎn),直接獲取電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)同步整流管,比較常用的是從主變壓器的繞組上直接獲取驅(qū)動(dòng)電壓。這種驅(qū)動(dòng)方案簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠,但驅(qū)動(dòng)波形質(zhì)量不如外加控制驅(qū)動(dòng)電路理想[11]。

①半波整流拓?fù)淙鐖D2所示連接,可以直接從變壓器副邊獲取電壓,驅(qū)動(dòng)SR工作,這在5V及3.3V等標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出的DC/DC變換器中,已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在輸出電壓更低時(shí),可在主變壓器上加繞輔助繞組,獲得幅值足夠驅(qū)動(dòng)同步整流管的驅(qū)動(dòng)電壓。

②全波整流拓?fù)渑c倍流整流拓?fù)湟驗(yàn)橹髯儔浩鞲边呺妷捍嬖谳^長(zhǎng)的為零時(shí)段(tOFF),如果采用直接從變壓器副邊獲取電壓的自驅(qū)動(dòng)SR方法,在這些tOFF時(shí)段,SR1、SR2均關(guān)斷,電感電流將流過(guò)SR1、SR2的體二極管,致使整流部分的功耗增大,失去采用同步整流管的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)文獻(xiàn)[6]提出一種混合驅(qū)動(dòng)方式,采用對(duì)稱半橋倍流整流拓?fù)?,利用電路的寄生參?shù),使得tOFF時(shí)段內(nèi)SR1、SR2都能導(dǎo)通,雖然不失為一種思路,但無(wú)法保證在所有的負(fù)載范圍內(nèi),對(duì)應(yīng)tOFF時(shí)段SR1、SR2都能有效開通,而且SR1、SR2的正確開關(guān)工作受變壓器漏感的影響很大,而在變壓器制造中,很難保證漏感的一致性,因此實(shí)用價(jià)值并不明顯。對(duì)于這種副邊電壓存在較大tOFF時(shí)段的拓?fù)洌^多的采用外加控制驅(qū)動(dòng),保證了開關(guān)時(shí)序的準(zhǔn)確性,從而確保了電路工作的可靠性及性能。

(2)原邊拓?fù)涞目紤]

①半波整流拓?fù)湓呁負(fù)漭^多的采用正激電路,因而選擇何種磁復(fù)位方法非常關(guān)鍵,它將決定主變壓器的工作方式[12]。區(qū)別于其它磁復(fù)位方法,采用圖11(a)所示的有源鉗位正激電路可使主變壓器雙向磁化,從而減小主變壓器的體積。

②全波整流拓?fù)渫ǔEc圖11(b)、(c)、(d)對(duì)隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器中幾種副邊整流電路的比較備注:m:作為同步整流管使用的MOSFET并聯(lián)數(shù)目;Rds(on):MOSFET導(dǎo)通電阻;

*:根據(jù)不同的復(fù)位方法,有些拓?fù)淇梢怨ぷ髟贒>0.5,但一般折衷優(yōu)化考慮D<0.5;

**:假定所有的副邊繞組均為單匝,括號(hào)內(nèi)數(shù)為采用磁集成技術(shù)后的數(shù)量;

***:假定全波整流拓?fù)渲?,兩個(gè)副邊繞組的中間連接在繞組內(nèi)部完成,括號(hào)內(nèi)的數(shù)為采用磁集成技術(shù)后的數(shù)量;

圖11幾種原邊拓?fù)?/p>

(a)有源鉗位(b)對(duì)稱半橋(c)推挽(d)全橋

****:副邊應(yīng)用同步整流的半波整流方式可以與采用不同復(fù)位方法的正激拓?fù)浣Y(jié)合使用,如RCD復(fù)位、諧振式復(fù)位等。

  半波整流 中心抽頭全波整流 倍流整流 備注
占空比D=ton/Ts D<0.5 0 D<0.5
整流管數(shù)量 2m 2m 2m m
整流管總導(dǎo)通損耗 m·IO2Rds(on) m··IO2Rds(on) m··IO2Rds(on) Rds(on)
磁性元件數(shù)量 2 2 1  
大電流繞組數(shù) 2 3 3(2) **
大電流繞組連接端數(shù)量 4 5 6(3) ***
所有磁性元件的總體積  
適用的驅(qū)動(dòng)方式 自驅(qū)動(dòng)方式 外部控制 外部控制  
適用的原邊拓?fù)?/th> 正激(有源鉗位) 推挽、橋式 推挽、橋式 ****

 

應(yīng)的推挽、對(duì)稱半橋、全橋拓?fù)湎嘟Y(jié)合,從而獲得正負(fù)對(duì)稱的副邊電壓。

③倍流整流拓?fù)湮墨I(xiàn)[13]給出正激拓?fù)渑c倍流整流拓?fù)浣Y(jié)合使用的拓?fù)湫问?mdash;正-反激電路,這種電路在原邊主管關(guān)斷,輔管處于通態(tài)時(shí),變壓器作為能量源,磁化電流高達(dá)IO/2反映到原邊值(IO代表負(fù)載電流),增加了原邊開關(guān)的電流應(yīng)力和損耗,變壓器設(shè)計(jì)也相對(duì)復(fù)雜?;谝陨峡紤],本篇未對(duì)這一拓?fù)溥M(jìn)行對(duì)比選擇。

在低壓/大電流輸出場(chǎng)合,推挽、對(duì)稱半橋、全橋這些對(duì)稱的原邊拓?fù)?,比較適合與倍流整流拓?fù)浣Y(jié)合使用。

在這三種拓?fù)渲?,同等條件下,全橋原邊功率管的電流應(yīng)力和電壓應(yīng)力最低;半橋拓?fù)湓吂β使艿碾娏鲬?yīng)力是全橋的兩倍,電壓應(yīng)力與全橋相等;推挽拓?fù)湓吂β使艿碾妷簯?yīng)力是全橋的兩倍(推挽常因存在漏感問(wèn)題,使得實(shí)際電壓應(yīng)力高于兩倍輸入電壓),電流應(yīng)力與全橋相等。所以可以推知:今后低壓/大電流輸出DC/DC變換器,對(duì)于12V和48V的推薦總線電壓,推挽拓?fù)涓m合于12V總線輸入;而半橋更適合于48V總線輸入;全橋拓?fù)浼嬗泄β使茈娏鲬?yīng)力低和電壓應(yīng)力低的優(yōu)點(diǎn),但全橋拓?fù)淦骷?shù)量相對(duì)較多,因而從器件數(shù)和整體的簡(jiǎn)單性這一角度出發(fā),全橋并非最好的選擇。但隨著高頻化的發(fā)展趨勢(shì),為提高變換效率,必然要求實(shí)現(xiàn)原邊功率管的軟開關(guān),而全橋移相PWMDC/DC變換器則很容易實(shí)現(xiàn)主管ZVS的要求,因此在高頻、低壓/大電流輸出DC/DC變換器中,全橋拓?fù)淙圆皇檩^好的選擇。

以上對(duì)三種整流電路進(jìn)行了詳細(xì)的比較,這里把相關(guān)內(nèi)容作一小結(jié),如表1所列。

4結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器的應(yīng)用場(chǎng)合,對(duì)副邊半波整流、全波整流、倍流整流三種整流方式進(jìn)行了詳盡的分析比較,指出各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用指導(dǎo),并得出結(jié)論:結(jié)合磁集成技術(shù)和同步整流技術(shù)的倍流整流拓?fù)洌貏e適用于隔離式低

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。