高頻率運(yùn)作的開關(guān)電源
高頻率運(yùn)作的開關(guān)電源(SMPS)允許運(yùn)用小型無源組件，而硬開關(guān)形式則會(huì)惹起開關(guān)損耗增大，為了降低高開關(guān)頻率下的開關(guān)損耗，業(yè)界開發(fā)了諸多軟開關(guān)技術(shù)，其中負(fù)載諧振技術(shù)和零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)都取得普遍運(yùn)用。
負(fù)載諧振技術(shù)應(yīng)用電容和電感在整個(gè)開關(guān)期間的諧振特性，使得開關(guān)頻率隨著輸入電壓和負(fù)載電流而變化。開關(guān)頻率的改動(dòng)，如脈沖頻率調(diào)制 (PFM) 給含有輸入濾波器的SMPS 設(shè)計(jì)人員帶來了艱難。由于這里沒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(shè)計(jì)人員選擇低額定電壓二極管。但是，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，輸出電感的缺位給輸出電容帶來了擔(dān)負(fù)，因此負(fù)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(yīng)用。另一方面，零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用的是電路寄生成分僅在開關(guān)開啟和關(guān)斷轉(zhuǎn)換霎時(shí)才呈現(xiàn)的諧振特性。這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是應(yīng)用了寄生組件如主變壓器的漏電感和開關(guān)的輸出電容，因此無需添加更多的外部組件來完成軟開關(guān)。此外，這些技術(shù)運(yùn)用具有固定開關(guān)頻率的脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，因此，這些技術(shù)相比負(fù)載諧振技術(shù)更易于了解、剖析和設(shè)計(jì)。
由于非對(duì)稱PWM半橋轉(zhuǎn)換用具有簡(jiǎn)單配置和零電壓開關(guān)(ZVS)特性，因而是運(yùn)用零電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)的最常見拓?fù)渲弧２恢蝗绱耍啾蓉?fù)載諧振拓?fù)淙鏛LC轉(zhuǎn)換器，非對(duì)稱PWM半橋轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)妮敵鲭娙輥硖幹谩Ｓ捎谝子谄饰龊驮O(shè)計(jì)，且具有一個(gè)輸出電感，所以非對(duì)稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器通常用于具有高輸出電流和低輸出電壓的應(yīng)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(jí)端運(yùn)用一個(gè)同步整流器，由于傳導(dǎo)損耗可作為替代二極管損耗的電阻損耗。相比LLC轉(zhuǎn)換器，完成用于非對(duì)稱半橋轉(zhuǎn)換器的同步整流器驅(qū)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(yīng)用率的常用計(jì)劃。
本文描繪帶有電流倍增器和同步整流器的非對(duì)稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器的普遍特性，并羅列一個(gè)示例及某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該示例運(yùn)用針對(duì)非對(duì)稱受控拓?fù)涞墓β书_關(guān)。
帶有電流倍增器和同步整流器的非對(duì)稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)
關(guān)于具有低輸出電壓和高輸出電流的應(yīng)用，普遍運(yùn)用電流倍增器。圖1所示為處于次級(jí)端帶有電流倍增器的非對(duì)稱PWM半橋轉(zhuǎn)換器，次級(jí)線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(yùn)用具有低RDS(ON)的MOSFET構(gòu)成的同步整流器 (Synchronous Rectifier, SR)。與傳統(tǒng)的中心抽頭式(center-tapped)配置相比，電流倍增用具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：首先，勵(lì)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(yùn)用較小的磁芯。當(dāng)每個(gè)輸出電感承當(dāng)負(fù)載電流的一半時(shí)，勵(lì)磁電流與中心抽頭式配置類似。假如輸出電感承當(dāng)?shù)呢?fù)載電流不平衡，勵(lì)磁電流就會(huì)減少。其次，次級(jí)線圈電流的平方根值(root-mean-square, RMS)小于中心抽頭式配置，這是由于簡(jiǎn)直一半的負(fù)載電流流經(jīng)各個(gè)輸出電感。鑒于此，次級(jí)線圈的電流密度低，能夠運(yùn)用相同的磁芯和相同的線材規(guī)格。第三，其繞組自身較中心抽頭式計(jì)劃簡(jiǎn)單，特別值得關(guān)注的是由于變壓器線引腳數(shù)量的限制，可用于多輸出應(yīng)用。第四，能夠更便利、有效地從輸出電感獲取SR的柵極信號(hào)，由于初級(jí)線圈匝數(shù)足夠多而變壓器次級(jí)線圈匝數(shù)只要少許，可從輸出電感隨便獲取恰當(dāng)?shù)臇艠O電壓，如10V和20V之間的電壓。此外，單獨(dú)的輸出電感將會(huì)減輕更大磁芯的本錢擔(dān)負(fù)。鑒于上述數(shù)項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，電流倍增器是高輸出電流應(yīng)用的最常用拓?fù)渲弧?BR>
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