高頻率運作的開關電源
高頻率運作的開關電源(SMPS)允許運用小型無源組件，而硬開關形式則會惹起開關損耗增大，為了降低高開關頻率下的開關損耗，業(yè)界開發(fā)了諸多軟開關技術，其中負載諧振技術和零電壓轉(zhuǎn)換技術都取得普遍運用。
負載諧振技術應用電容和電感在整個開關期間的諧振特性，使得開關頻率隨著輸入電壓和負載電流而變化。開關頻率的改動，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計人員選擇低額定電壓二極管。但是，當負載電流增加時，輸出電感的缺位給輸出電容帶來了擔負，因此負載諧振技術不適用于具有高輸出電流和低輸出電壓的應用。另一方面，零電壓轉(zhuǎn)換技術應用的是電路寄生成分僅在開關開啟和關斷轉(zhuǎn)換霎時才呈現(xiàn)的諧振特性。這些技術的優(yōu)勢之一是應用了寄生組件如主變壓器的漏電感和開關的輸出電容，因此無需添加更多的外部組件來完成軟開關。此外，這些技術運用具有固定開關頻率的脈寬調(diào)制(PWM)技術，因此，這些技術相比負載諧振技術更易于了解、剖析和設計。
由于非對稱PWM半橋轉(zhuǎn)換用具有簡單配置和零電壓開關(ZVS)特性，因而是運用零電壓轉(zhuǎn)換技術的最常見拓撲之一。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?shù)妮敵鲭娙輥硖幹�。由于易于剖析和設計，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果，該示例運用針對非對稱受控拓撲的功率開關。
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
關于具有低輸出電壓和高輸出電流的應用，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。當每個輸出電感承當負載電流的一半時，勵磁電流與中心抽頭式配置類似。假如輸出電感承當?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，特別值得關注的是由于變壓器線引腳數(shù)量的限制，可用于多輸出應用。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?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負。鑒于上述數(shù)項優(yōu)勢，電流倍增器是高輸出電流應用的最常用拓撲之一。
| 【上一個】 怎樣使開關電源對電網(wǎng)的干擾減少？ | 【下一個】 開關電源設計實戰(zhàn)經(jīng)驗總結 |
| ^ 高頻率運作的開關電源 |