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同步整流反激变换器使用电路详解 —电路图天天读(119)

  跟着电子技能、信息技能在人们日子中的不断浸透,电子产品的数量不断添加。其能量耗费已大大超越了人们日子中照明所用的动力。国家动力局猜测,2010 年全国电力需求,可能将到达4 万…

  跟着电子技能、信息技能在人们日子中的不断浸透,电子产品的数量不断添加。其能量耗费已大大超越了人们日子中照明所用的动力。国家动力局猜测,2010 年全国电力需求,可能将到达4 万亿kWh 左右,增加的速度超越2009 年8%或许9%。全国电力需求增加快度非常快,但发电量增加有限,我国面对严峻的电力缺少问题。节约动力可以明显削减所需的电能,一起削减发电厂数量,削减发电厂排放的废气废水和灰渣对环境的污染。而电源是节约动力的重要环节。

  开关电源,它是运用现代电力电子技能,通过操控开关通断的时间比率来保持输出电压安稳的一种电源,广泛运用在比如计算机、电视机、摄像机等电子设备上。反激变换器具有电路简略、输入输出电压阻隔、本钱低、空间要求少等长处,在小功率开关电源中得到了广泛的运用。但输出电流较大、输出电压较低时,传统的反激变换器,次级整流二极管通态损耗和反向恢复损耗大,功率较低。同步整流技能,选用通态电阻极低的专用功率MOSFET来替代整流二极管。把同步整流技能运用到反激变换器可以很好进步变换器的功率。

  同步整流反激变换器原理

  反激变换器次级的整流二极管用同步整流管SR 替代,构成同步整流反激变换器,根本拓扑如图1(a)所示。为完成反激变换器的同步整流,初级MOS 管Q 和次级同步整流管SR 必须按次序作业,即两管的导通时间不能堆叠。当初级MOS 管Q 导通时,SR 关断,变压器存储能量;当初级MOS 管Q 关断时,SR 导通,变压器将存储的能量传送到负载。驱动信号时序如图1(b)所示。在实践电路中,为了防止初级MOS 管Q 和次级同步整流管SR 一起导通,Q 的关断时间和SR 导通时间之间应有推迟;相同Q 的导通时间和SR 的关断时间之间也应该有推迟。

  

  图1 同步整流反激变换器

  同步整流管的驱动

  SR 的驱动是同步整流电路的一个重要问题,需求合理挑选。本文选用分立元件构成驱动电路,该驱动电路结构较简略、本钱较低,合适宽输入电压规模的变换器,具体驱动电路如图2 所示。SR 的栅极驱动电压取自变换器输出电压,因而运用该驱动电路的同步整流变换器的输出电压需满意SR 栅极驱动电压要求。

  

  图2 驱动电路

  该驱动电路的根本作业原理:电流互感器T2 与次级同步整流管SR 串联在同一支路,用来检测SR 的电流。当有电流流过SR 的体二极管,则在电流互感器的二次侧感应出电流,该电流通过R1 转变成电压,当电压值到达并超越晶体管Q1 的发射结正向电压时,Q1 导通,到达二极管VD 导通电压时,VD 导通对其箝位。晶体管Q1 导通后,输出电压通过图腾柱输出电路驱动SR 注册。当SR 中的电流在电流互感器二次侧电阻R1 上的采样电压降低到Q1 的导通阈值以下时,Q1 关断,SR 关断。

  SR 为同步整流管,用来替代整流二极管;T2 为电流互感器,用来检测通过SR 的电流,当有电流流过SR 的体二极管,则在电流互感器的二次侧感应出电流;R1 用来将互感器二次侧感应出的电流转变成电压,一起R1 的值决议同步整流管注册和关断时电流互感器二次侧电流巨细;C1 和二极管VD 用来对互感器二次侧的电压进行滤波和箝位;偏置电阻R2,下拉电阻R3 和晶体管Q1 构成开关电路,运用Q1 的饱满截止,完成同步整流管SR 的导通和关断;Q2 和Q3 构成图腾柱输出电路,供给满足大的电流,使SR 栅源极间电压敏捷上升到所需求值,确保SR 能快速注册。一起为SR 关断时供给反向抽取电流回路,加快SR 关断。

  同步整流反激变换器的规划

  同步整流反激变换器的电路如图3 所示,操控芯片选用UC3842($0.1656)。规划技能指标如下:

  作业方式:断续形式

  

  图3 同步整流反激变换器电路

  发动电路规划

  芯片 UC3842 作业的敞开电压为16V,在芯片敞开之前,芯片耗费的电流在1mA 以内。正常作业后,欠压确定电压为10V,上限为34V,芯片耗费电流约为15mA。发动时由输入直流电压通过发动电阻R4 向电容C2 充电,芯片耗费电流在1mA 以内,电容C2 上电压不断上升,当芯片7 脚上电压升至16V 时UC3842 开端作业,芯片耗费电流约为15mA,电容C2 上电压下降,辅佐绕组上开端有电压,电容C3 上电压逐步升高,当电容C3 上电压高于电容C2 上电压,二极管VD2 导通,由辅佐绕组供电。辅佐绕组供电电压取15V,电压纹波要求不高,滤波电容C3 取47μF。为了芯片牢靠发动,电容C2 取100μF,电阻R4 取68KΩ,在输入电压最小时,通过发动电阻R4,能供给1.2mA的发动电流。

  RCD 箝位电路规划

  当开关管 Q 封闭时,初级电感 Lp中的能量将转移到次级输出,但漏感Ll中的能量将不能传递到次级,转移到箝位电路的电容Cc,然后这部分能量被箝位电阻 Rc耗费。电容c C上的电压在开关管关断的一会儿冲上去,然后一向处于放电状况。电容 Cc的值应获得满足大以确保其在吸收漏感能量和开释能量时本身两头电压uc(t )纹波满足小。因而电容Cc 两头电压uc(t )为根本为稳定值Uc 。一起%&&&&&% Cc上的电压不能低于次级到初级的反射电压Uo× (Np/ Ns),不然开关管关断期间,二极管导通,RCD 箝位电路将成为该变换器的一路负载。

  仿真剖析与定论

  运用 Saber 仿真软件对本文规划的同步整流反激变换器进行仿真。图4 为输入电压200V,满载时,初级MOS 管Q、次级同步整流管SR 驱动信号和次级电感电流波形。由图可见,Q 关断后,SR 通过很短的推迟后就注册,次级电感电流降至挨近零时,SR 关断。图5 为输入电压100V、200V、250V、300V 和375V,满载条件下,别离选用同步整流和二极管整流时,体系功率的分布图。

  仿真成果与本文对同步整流反激变换器和同步整流管驱动电路的作业原理剖析共同。一起仿真成果证明,该驱动电路可以很好完成同步整流功用,选用同步整流技能可以较好进步传统反激变换器的功率。输入电压100V,满载时,变换器功率最高为87.7%。

  

  图4 Ugs(Q),Ugs(SR),is 的波形

  反激变换器运用广泛,选用同步整流技能可以很好的进步反激变换器功率,一起为使同步整流管的驱动电路简略,选用分立元件构成驱动电路。具体剖析了同步整流反激变换器的作业原理和该驱动电路的作业原理,并在此基础上规划了100V~375VDC 输入,12V/4A 输出的同步整流反激变换器,作业于电流断续形式,操控芯片选用UC3842,对规划进程进行了具体论说。

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