高頻率運作的開(kāi)關(guān)電源
高頻率運作的開(kāi)關(guān)電源(SMPS)允許運用小型無(wú)源組件，而硬開(kāi)關(guān)形式則會(huì )惹起開(kāi)關(guān)損耗增大，為了降低高開(kāi)關(guān)頻率下的開(kāi)關(guān)損耗，業(yè)界開(kāi)發(fā)了諸多軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，其中負載諧振技術(shù)和零電壓轉換技術(shù)都取得普遍運用。
負載諧振技術(shù)應用電容和電感在整個(gè)開(kāi)關(guān)期間的諧振特性，使得開(kāi)關(guān)頻率隨著(zhù)輸入電壓和負載電流而變化。開(kāi)關(guān)頻率的改動(dòng)，如脈沖頻率調制 (PFM) 給含有輸入濾波器的SMPS 設計人員帶來(lái)了艱難。由于這里沒(méi)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(shí)，輸出電感的缺位給輸出電容帶來(lái)了擔負，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用。另一方面，零電壓轉換技術(shù)應用的是電路寄生成分僅在開(kāi)關(guān)開(kāi)啟和關(guān)斷轉換霎時(shí)才呈現的諧振特性。這些技術(shù)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(kāi)關(guān)的輸出電容，因此無(wú)需添加更多的外部組件來(lái)完成軟開(kāi)關(guān)。此外，這些技術(shù)運用具有固定開(kāi)關(guān)頻率的脈寬調制(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、剖析和設計。
由于非對稱(chēng)PWM半橋轉換用具有簡(jiǎn)單配置和零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)特性，因而是運用零電壓轉換技術(shù)的最常見(jiàn)拓撲之一。不只如此，相比負載諧振拓撲如LLC轉換器，非對稱(chēng)PWM半橋轉換用具有一個(gè)輸出電感，其輸出電流的紋波成分小得能夠由一個(gè)恰當的輸出電容來(lái)處置。由于易于剖析和設計，且具有一個(gè)輸出電感，所以非對稱(chēng)PWM半橋轉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(gè)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轉換器，完成用于非對稱(chēng)半橋轉換器的同步整流器驅動(dòng)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(chēng)PWM半橋轉換器的普遍特性，并羅列一個(gè)示例及某些實(shí)驗結果，該示例運用針對非對稱(chēng)受控拓撲的功率開(kāi)關(guān)。
帶有電流倍增器和同步整流器的非對稱(chēng)PWM半橋轉換器的優(yōu)勢
關(guān)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(chēng)PWM半橋轉換器，次級線(xiàn)圈是單端配置而輸出電感分為兩個(gè)較小的電感。為了進(jìn)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(gè)輸出電感承當負載電流的一半時(shí)，勵磁電流與中心抽頭式配置類(lèi)似。假如輸出電感承當的負載電流不平衡，勵磁電流就會(huì )減少。其次，次級線(xiàn)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(jiǎn)直一半的負載電流流經(jīng)各個(gè)輸出電感。鑒于此，次級線(xiàn)圈的電流密度低，能夠運用相同的磁芯和相同的線(xiàn)材規格。第三，其繞組自身較中心抽頭式計劃簡(jiǎn)單，特別值得關(guān)注的是由于變壓器線(xiàn)引腳數量的限制，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(xiàn)圈匝數足夠多而變壓器次級線(xiàn)圈匝數只要少許，可從輸出電感隨便獲取恰當的柵極電壓，如10V和20V之間的電壓。此外，單獨的輸出電感將會(huì )減輕更大磁芯的本錢(qián)擔負。鑒于上述數項優(yōu)勢，電流倍增器是高輸出電流應用的最常用拓撲之一。
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