利用分立元器件搭構的反激式DC/DC變換的拓撲
發布時間:2013-01-07 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】由you於yu反fan激ji變bian換huan器qi的de電dian路lu拓tuo撲pu簡jian單dan,輸shu出chu與yu輸shu入ru電dian氣qi隔ge離li,能neng高gao效xiao提ti供gong多duo組zu直zhi流liu輸shu出chu,升sheng降jiang壓ya範fan圍wei寬kuan,因yin此ci在zai中zhong小xiao功gong率lv場chang合he得de到dao廣guang泛fan應ying用yong。本ben文wen利li用yong反fan激ji變bian換huan器qi的de特te點dian,設she計ji了le利li用yong分fen立li元yuan器qi件jian搭da構gou的de驅qu動dong控kong製zhi電dian路lu,驅qu動dong反fan激ji變bian換huan器qi,為wei日ri後hou的de集ji成cheng化hua作zuo準zhun備bei。
驅動控製電路拓撲
圖1中,V8為振蕩電路產生的振蕩脈衝,其占空比為50%,由該脈衝決定開關器件的工作頻率。V1為原邊電流采樣電阻上的壓降,V2為輸出電壓的反饋值,V3是用於驅動開關管的信號。V2經過PI調節器進行誤差放大後輸入到比較器的反向端,與輸入到比較器同向端的經過誤差放大後的V1值進行比較,從而決定V3的脈寬大小。邏輯電路產生的信號經過輸出級後用來驅動MOSFET的開通和關斷,該信號(V3)的占空比與輸出電壓的反饋值V2成反比,實現電壓反饋式的控製環,同時,該信號的占空比還與輸入的直流電壓值成反比,以實現電路的前饋控製。V3信號由經過放大後的原邊電流的采樣電阻上的電壓值和經過PI調節器的輸出電壓的反饋值共同來控製。圖2為各個反饋信號的誤差放大值、振蕩脈衝V8以及MOSFET的驅動信號V3波形。圖2中1)為振蕩脈衝V8的波形,2)為驅動信號V3的波形,3)、4)為電壓反饋和電流反饋值經過誤差放大後的波形(V2和V1的波形)。

圖1:PWM邏輯電路及輸出電路
由圖2可知,當反饋電流的誤差放大值V1大於反饋電壓的誤差值V2時,比較器就輸出高電平,驅動信號變成低電平,使MOSFET管關斷,直到下一個振蕩脈衝到來,MOSFET管才開通,因而可以看出,該電路采用的是電流的峰值控製。

圖2 :PWM波形圖
圖3為啟動電路圖。

圖3 :啟動電路圖
該啟動電路由雙極性晶體管Q1,穩壓二極管D1,D3和二極管D2以及電容C1構成。在電路啟動的初期,輸入的直流電源通過雙極性晶體管Q1給電容C1充電,使電路開始工作。等到反饋的電壓值Feedback比電路中的穩壓二極管D1的穩壓值大時,雙極性晶體管Q1被關斷,該電路停止工作。PWM比較器的工作電壓由Feedbackxinhaotigong。zhezhongdianludeyoudianshikeyiyouxiaodijianxiaosunhao,erhenduoguowaichanpindeqidongdianlushiyoudadianzuhedianronggoucheng,yinerzaidianzushangjianghuiyouyidingdesunhao。
在圖1的de驅qu動dong控kong製zhi電dian路lu中zhong,我wo們men還hai可ke以yi看kan到dao,該gai電dian路lu有you逐zhu周zhou電dian流liu檢jian測ce功gong能neng。逐zhu周zhou的de峰feng值zhi漏lou極ji電dian流liu限xian製zhi電dian路lu以yi原yuan邊bian電dian流liu的de采cai樣yang電dian阻zu作zuo為wei檢jian測ce電dian阻zu。器qi件jian內nei部bu的dePI調節器的輸出值設有+5V的電壓限製,而采樣電阻上的電壓值放大5倍後與PI調節器的輸出值進行比較,故設計電路時就可以精確地計算出電流峰值,通過選定采樣電阻值和原副邊的匝數比來進行電流限製。當MOSFET的漏極電流太大使采樣電阻上的壓降放大後超過+5V的閾值時,MOSFET就會被關斷,直到下一個時鍾周期開始。
動態性能試驗
1)負載變化時輸出電壓的動態特性
當負載變化時,輸出電壓也在瞬間變化,然後反饋到控製引腳,器件內部的控製電路就會做出相應的調整,改變MOSFET器件開關的占空比,以實現輸出電壓穩定的目的。
圖4(a)shifuzaibianxiaoshishuchudianyaboxingdebianhuaqingkuang。fuzaibianxiao,shuchudianyabianda,daozhidianyafankuidewuchafangdazhibianxiao,maikuantiaozhiqideshuchuboxingdezhankongbibianxiao,shishuchudianyabianxiao,zuizhongshishuchudianyaquxiangyuwendingzhi。cishi,shuchudianyadefankuizhiwei+5V。
圖4(b)是負載變大時的輸出電壓波形。同理,可以分析出輸出電壓的變化過程。

圖4:負載變化時輸出電壓的動態特性圖
在同一個輸入電壓不同負載情況下MOSFET器件的uDS的波形如圖5所示。

圖5:負載變化時開關管的uds波形
圖5上半部分是負載為40Ω時的波形,圖5下半部分是負載為30Ω時的波形。由圖5可知,在不同負載下,MOSFET器件開關的占空比是不相同的,負載大則MOSFET器件的導通時間長。
2)輸入電壓變化時輸出電壓的動態特性
當(dang)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也(ye)會(hui)在(zai)瞬(shun)間(jian)隨(sui)著(zhe)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),由(you)於(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)直(zhi)接(jie)導(dao)致(zhi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua),在(zai)電(dian)流(liu)采(cai)樣(yang)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)壓(ya)降(jiang)的(de)上(shang)升(sheng)斜(xie)率(lv)隨(sui)著(zhe)變(bian)化(hua),可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)改(gai)變(bian),同(tong)時(shi),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)反(fan)饋(kui)環(huan)節(jie)同(tong)樣(yang)起(qi)著(zhe)調(tiao)節(jie)作(zuo)用(yong)。圖(tu)6為輸入電壓變化時輸出電壓的變化情況。
圖6(a)為輸入電壓由200V減小到150V時的輸出電壓的波形。從圖中可以看出,經過短暫的時間調整後,輸出電壓重新趨向於穩定值,並且輸出電壓的變化非常小。
圖6(b)為輸入電壓由150V變到200V時的輸出電壓波形。

圖6 :輸入電壓變化時輸出電壓的動態特性
本(ben)文(wen)在(zai)給(gei)出(chu)反(fan)激(ji)電(dian)路(lu)拓(tuo)撲(pu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),通(tong)過(guo)實(shi)際(ji)的(de)分(fen)立(li)元(yuan)器(qi)件(jian)搭(da)構(gou)實(shi)現(xian)該(gai)拓(tuo)撲(pu)。給(gei)出(chu)多(duo)組(zu)試(shi)驗(yan)波(bo)形(xing),以(yi)此(ci)分(fen)析(xi)了(le)驅(qu)動(dong)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)特(te)點(dian)以(yi)及(ji)工(gong)作(zuo)性(xing)能(neng)。試(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming),這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)簡(jian)潔(jie),性(xing)能(neng)優(you)良(liang)。該(gai)電(dian)路(lu)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)反(fan)激(ji)式(shi)電(dian)路(lu),也(ye)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)正(zheng)激(ji)式(shi)和(he)其(qi)它(ta)DC/DC電路中。由於所有元器件由分立元器件搭構,這就為將來的集成化,以至最終研製芯片提供了基礎,驗證了可行性。
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
- 邊緣AI的發展為更智能、更可持續的技術鋪平道路
- 每台智能體PC,都是AI時代的新入口
- IAR作為Qt Group獨立BU攜兩項重磅汽車電子應用開發方案首秀北京車展
- 構建具有網絡彈性的嵌入式係統:來自行業領袖的洞見
- 數字化的線性穩壓器
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall




