高頻率運作的開關(guān)電源
高頻率運作的開關(guān)電源(SMPS)允許運用小型無源組件，而硬開關(guān)形式則會惹起開關(guān)損耗增大，為了降低高開關(guān)頻率下的開關(guān)損耗，業(yè)界開發(fā)了諸多軟開關(guān)技術(shù)，其中負載諧振技術(shù)和零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)都取得普遍運用。
負載諧振技術(shù)應(yīng)用電容和電感在整個開關(guān)期間的諧振特性，使得開關(guān)頻率隨著輸入電壓和負載電流而變化。開關(guān)頻率的改動，如脈沖頻率調(diào)制 (PFM) 給含有輸入濾波器的SMPS 設(shè)計人員帶來了艱難。由于這里沒有用于濾波的輸出電感，所以輸出整流二極管兩端的鉗制電壓允許設(shè)計人員選擇低額定電壓二極管。但是，當(dāng)負載電流增加時，輸出電感的缺位給輸出電容帶來了擔(dān)負，因此負載諧振技術(shù)不適用于具有高輸出電流和低輸出電壓的應(yīng)用。另一方面，零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用的是電路寄生成分僅在開關(guān)開啟和關(guān)斷轉(zhuǎn)換霎時才呈現(xiàn)的諧振特性。這些技術(shù)的優(yōu)勢之一是應(yīng)用了寄生組件如主變壓器的漏電感和開關(guān)的輸出電容，因此無需添加更多的外部組件來完成軟開關(guān)。此外，這些技術(shù)運用具有固定開關(guān)頻率的脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，因此，這些技術(shù)相比負載諧振技術(shù)更易于了解、剖析和設(shè)計。
由于非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換用具有簡單配置和零電壓開關(guān)(ZVS)特性，因而是運用零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)的最常見拓撲之一。不只如此，相比負載諧振拓撲如LLC轉(zhuǎn)換器，非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換用具有一個輸出電感，其輸出電流的紋波成分小得能夠由一個恰當(dāng)?shù)妮敵鲭娙輥硖幹�。由于易于剖析和設(shè)計，且具有一個輸出電感，所以非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器通常用于具有高輸出電流和低輸出電壓的應(yīng)用如PC電源和效勞器電源。為了更好地處置輸出電流，常常在次級端運用一個同步整流器，由于傳導(dǎo)損耗可作為替代二極管損耗的電阻損耗。相比LLC轉(zhuǎn)換器，完成用于非對稱半橋轉(zhuǎn)換器的同步整流器驅(qū)動器更為便利，此外，電流倍增器是增加主變壓器在高輸出電流下的應(yīng)用率的常用計劃。
本文描繪帶有電流倍增器和同步整流器的非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器的普遍特性，并羅列一個示例及某些實驗結(jié)果，該示例運用針對非對稱受控拓撲的功率開關(guān)。
帶有電流倍增器和同步整流器的非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢
關(guān)于具有低輸出電壓和高輸出電流的應(yīng)用，普遍運用電流倍增器。圖1所示為處于次級端帶有電流倍增器的非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器，次級線圈是單端配置而輸出電感分為兩個較小的電感。為了進步總體效率，運用具有低RDS(ON)的MOSFET構(gòu)成的同步整流器 (Synchronous Rectifier, SR)。與傳統(tǒng)的中心抽頭式(center-tapped)配置相比，電流倍增用具有多項優(yōu)勢：首先，勵磁電流的DC成分小于或等于中心抽頭式配置的 DC 成分，因此變壓器能夠運用較小的磁芯。當(dāng)每個輸出電感承當(dāng)負載電流的一半時，勵磁電流與中心抽頭式配置類似。假如輸出電感承當(dāng)?shù)呢撦d電流不平衡，勵磁電流就會減少。其次，次級線圈電流的平方根值(root-mean-square, RMS)小于中心抽頭式配置，這是由于簡直一半的負載電流流經(jīng)各個輸出電感。鑒于此，次級線圈的電流密度低，能夠運用相同的磁芯和相同的線材規(guī)格。第三，其繞組自身較中心抽頭式計劃簡單，特別值得關(guān)注的是由于變壓器線引腳數(shù)量的限制，可用于多輸出應(yīng)用。第四，能夠更便利、有效地從輸出電感獲取SR的柵極信號，由于初級線圈匝數(shù)足夠多而變壓器次級線圈匝數(shù)只要少許，可從輸出電感隨便獲取恰當(dāng)?shù)臇艠O電壓，如10V和20V之間的電壓。此外，單獨的輸出電感將會減輕更大磁芯的本錢擔(dān)負。鑒于上述數(shù)項優(yōu)勢，電流倍增器是高輸出電流應(yīng)用的最常用拓撲之一。
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