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节能式电源拓扑详解

世界各地有关降低电子系统能耗的各种倡议,正促使单相交流输入电源设计人员采用更先进的电源技术。为了获得更 …

世界各地有关下降电子体系能耗的各种建议,正促进单相沟通输入电源规划人员选用更先进的电源技能。为了取得更高的功率级,这些建议要求功率到达87% 及以上。由于规范反激式 (flyback) 和双开关正激式等传统电源拓扑都不支撑这些高功率级,所以正逐渐被软开关谐振和准谐振拓扑所替代。

  作业原理

  图1所示为选用三种不同拓扑 (准谐振反激式拓扑、LLC谐振拓扑和运用软开关技能的非对称半桥拓扑) 的开关的电压和电流波形。

  节能式电源拓扑详解

  图1:准谐振、LLC和非对称半桥拓扑的比较

  输出二极管电流降至零

  当初级端耦合回次级端时的斜坡改变

  体二极管导通,直到MOSFET导通

  节能式电源拓扑详解

  这三种拓扑选用了不同的技能来下降MOSFET的注册损耗,导通损耗的计算公式如下:

  节能式电源拓扑详解

  在这一公式中,ID 为刚导通后的漏电流, VDS 为开关上的电压, COSSeff 为等效输出电容值(包含杂散电容效应),tON 为导通时刻,fSW 为开关频率。。

  如图1所示,准谐振拓扑中的 MOSFET 在刚导通时漏极电流为零,由于这种转换器作业在不接连传导形式下,故开关损耗由导通时的电压和开关频率决议。准谐振转换器在漏电压最小时导通,然后下降开关损耗。这意味着开关频率不稳定:在负载较轻时,第一个最小漏电压来得比较早。以往的规划总是在第一个最小值时导通,轻负载下的功率随开关频率的添加而下降,抵消了导通电压较低的长处。在飞兆半导体的e-Series™ 准谐振电源开关中,控制器只需等候最短时刻 (然后设置频率上限),然后鄙人一个最小值时导通 MOSFET。

  其它拓扑都选用零电压开关技能。在这种情况下,上面公式里的电压VDS将从一般约400V的总线电压降至1V左右,这有效地消除了导通开关损耗。经过让电流反向经体二极管流过MOSFET,再导通MOSFET,可完成零电压开关。二极管的压降一般约为1V。

  谐振转换器经过发生滞后于电压波形相位的正弦电流波形来完成零电压开关,而这需求在谐振网络上加载方波电压,该电压的基频重量促进正弦电流活动 (更高阶重量一般可疏忽)。经过谐振,电流滞后于电压,然后完成零电压开关。谐振网络的输出经过整流供给DC输出电压,最常见的谐振网络由一个带特别磁化电感的变压器、一个额定的电感和一个%&&&&&%构成,故名曰LLC。

  非对称半桥转换器则是经过软开关技能来完成零电压开关。这儿,桥发生的电压为矩形波,占空比远低于50%。在把这个电压加载到变压器上之前,需求

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