隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器中幾種副邊整流電路的比較
②全波整流拓撲通常與圖11(b)、(c)、(d)對隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器中幾種副邊整流電路的比較備注:m:作為同步整流管使用的MOSFET并聯(lián)數(shù)目;Rds(on):MOSFET導通電阻;
*:根據(jù)不同的復位方法,有些拓撲可以工作在D>0.5,但一般折衷優(yōu)化考慮D0.5;
**:假定所有的副邊繞組均為單匝,括號內(nèi)數(shù)為采用磁集成技術后的數(shù)量;
***:假定全波整流拓撲中,兩個副邊繞組的中間連接在繞組內(nèi)部完成,括號內(nèi)的數(shù)為采用磁集成技術后的數(shù)量;
圖11幾種原邊拓撲
(a)有源鉗位(b)對稱半橋(c)推挽(d)全橋
****:副邊應用同步整流的半波整流方式可以與采用不同復位方法的正激拓撲結合使用,如RCD復位、諧振式復位等。
半波整流 | 中心抽頭全波整流 | 倍流整流 | 備注 | |
---|---|---|---|---|
占空比D=ton/Ts | D0.5 | 0D1 | D0.5 | * |
整流管數(shù)量 | 2m | 2m | 2m | m |
整流管總導通損耗 | m·IO2Rds(on) | m··IO2Rds(on) | m··IO2Rds(on) | Rds(on) |
磁性元件數(shù)量 | 2 | 2 | 1 | |
大電流繞組數(shù) | 2 | 3 | 3(2) | ** |
大電流繞組連接端數(shù)量 | 4 | 5 | 6(3) | *** |
所有磁性元件的總體積 | 大 | 中 | 小 | |
適用的驅(qū)動方式 | 自驅(qū)動方式 | 外部控制 | 外部控制 | |
適用的原邊拓撲 | 正激(有源鉗位) | 推挽、橋式 | 推挽、橋式 | **** |
應的推挽、對稱半橋、全橋拓撲相結合,從而獲得正負對稱的副邊電壓。
③倍流整流拓撲文獻[13]給出正激拓撲與倍流整流拓撲結合使用的拓撲形式—正-反激電路,這種電路在原邊主管關斷,輔管處于通態(tài)時,變壓器作為能量源,磁化電流高達IO/2反映到原邊值(IO代表負載電流),增加了原邊開關的電流應力和損耗,變壓器設計也相對復雜?;谝陨峡紤],本篇未對這一拓撲進行對比選擇。
在低壓/大電流輸出場合,推挽、對稱半橋、全橋這些對稱的原邊拓撲,比較適合與倍流整流拓撲結合使用。
在這三種拓撲中,同等條件下,全橋原邊功率管的電流應力和電壓應力最低;半橋拓撲原邊功率管的電流應力是全橋的兩倍,電壓應力與全橋相等;推挽拓撲原邊功率管的電壓應力是全橋的兩倍(推挽常因存在漏感問題,使得實際電壓應力高于兩倍輸入電壓),電流應力與全橋相等。所以可以推知:今后低壓/大電流輸出DC/DC變換器,對于12V和48V的推薦總線電壓,推挽拓撲更適合于12V總線輸入;而半橋更適合于48V總線輸入;全橋拓撲兼有功率管電流應力低和電壓應力低的優(yōu)點,但全橋拓撲器件數(shù)量相對較多,因而從器件數(shù)和整體的簡單性這一角度出發(fā),全橋并非最好的選擇。但隨著高頻化的發(fā)展趨勢,為提高變換效率,必然要求實現(xiàn)原邊功率管的軟開關,而全橋移相PWMDC/DC變換器則很容易實現(xiàn)主管ZVS的要求,因此在高頻、低壓/大電流輸出DC/DC變換器中,全橋拓撲仍不失為較好的選擇。
以上對三種整流電路進行了詳細的比較,這里把相關內(nèi)容作一小結,如表1所列。
4結語
本文針對隔離式低壓/大電流輸出DC/DC變換器的應用場合,對副邊半波整流、全波整流、倍流整流三種整流方式進行了詳盡的分析比較,指出各自的優(yōu)缺點和應用指導,并得出結論:結合磁集成技術和同步整流技術的倍流整流拓撲,特別適用于隔離式低
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