低功耗隔离式电源的反向转换器
发布时间:2020/9/11 18:09:18 访问次数:496
这种转换器设计在许多其他方面都与降压拓扑结构一样,但是占空比必须限定在67%,以避免出现变压器饱和。通过选择一个具有编程最大占空比的控制IC(例如:UCC2807-1等),由于这种控制器具有要求的占空比限制功能,因此它是这种应用的首选。使用了这种控制器,利用其各种特性进行分析。
分析均假设有一个 100W、3.3V 输出的理论开关电源。该电源流过输出电感的最大峰值到峰值纹波电流等于 30A 最大输出 DC 负载电流的 10%,而输入电压范围为 36V 到 78V 之间。我们还假设 0.5V 正向压降 Vfd 的同步整流器用于输出。第一步是确定变压器的匝数比。最小输入电压时,占空比处在最大极限 (67%)。利用下列方程式可计算出变压器输出端需要的电压。
如果假设变压器一次绕组电压为 36V,则匝数比 (Np) 为 6.147,因此会使用 6匝的一次绕组。一次绕组被分成两部分,每部分 3 匝,标准方法是,把二次绕组夹在两个分拆开的一次绕组之间,Q3 也放置在它们两个之间。输入为 78V 时,变压器输出电压为 12.3V,从而得到约 31% 的最小占空比 Dmin。最大“关闭”时间等于fsw 为 200kHz 的计划开关频率。

制造商:
Freescale Semiconductor
产品种类:
数字信号处理器和控制器 - DSP, DSC
RoHS:
详细信息
核心:
56800E
最大时钟频率:
60 MHz
程序存储器大小:
48 kB
数据 RAM 大小:
6 kB
工作电源电压:
3.3 V
最大工作温度:
+ 105 C
安装风格:
SMD/SMT
封装 / 箱体:
QFP-48
商标:
Freescale Semiconductor
数据总线宽度:
16 bit
接口类型:
I2C/SMBus, QSPI, SCI
最小工作温度:
- 40 C
输入/输出端数量:
39 I/O
计时器/计数器数量:
2 Timer
封装:
Tray
产品:
DSCs
程序存储器类型:
Flash
系列:
56F824X_825X
工厂包装数量:
250
电源电压-最大:
3.6 V
电源电压-最小:
3 V
单位重量:
178.250 mg

在自驱动同步反向电源中,输出二极管被一个 N 通道 MOSFET 代替,同时必须向电源变压器添加一个绕组以生成同步栅极驱动信号。相比输出二极管整流器,该同步MOSFET的低导通电阻可带来更低的传导损耗,这就极大地提高了高负载电流时的效率。
二极管整流反向结构和同步反向结构之间存在一个根本的区别,二极管整流反向结构的输出二极管可阻止变压器二次电流回流。在轻负载状态下,当变压器的二次电流被完全放电至各循环末端的输出时,这会带来非连续电流模式 (DCM)。同步 MOSFET 使电流能够不断地向负极方向流动,并使同步反向结构始终运行在连续电流模式 (CCM) 下,而不用考虑负载电流的大小。
这种情况通常是有益的,因为控制环路增益不会像其转入 DCM 运行时一样出现下降,从而保持全动态性能(甚至在零负载状态下)。同步 MOSFET 的使用会对零点或轻负载效率产生不利影响,这是由于相对较大的 AC 电流在流动时,净 DC 输出电流极少甚至没有。同这些回路电流相关的变压器和一次侧 MOSFET 开关损耗比二极管整流反向结构中的要大,其电流在轻负载条件下会减少。
这种转换器设计在许多其他方面都与降压拓扑结构一样,但是占空比必须限定在67%,以避免出现变压器饱和。通过选择一个具有编程最大占空比的控制IC(例如:UCC2807-1等),由于这种控制器具有要求的占空比限制功能,因此它是这种应用的首选。使用了这种控制器,利用其各种特性进行分析。
分析均假设有一个 100W、3.3V 输出的理论开关电源。该电源流过输出电感的最大峰值到峰值纹波电流等于 30A 最大输出 DC 负载电流的 10%,而输入电压范围为 36V 到 78V 之间。我们还假设 0.5V 正向压降 Vfd 的同步整流器用于输出。第一步是确定变压器的匝数比。最小输入电压时,占空比处在最大极限 (67%)。利用下列方程式可计算出变压器输出端需要的电压。
如果假设变压器一次绕组电压为 36V,则匝数比 (Np) 为 6.147,因此会使用 6匝的一次绕组。一次绕组被分成两部分,每部分 3 匝,标准方法是,把二次绕组夹在两个分拆开的一次绕组之间,Q3 也放置在它们两个之间。输入为 78V 时,变压器输出电压为 12.3V,从而得到约 31% 的最小占空比 Dmin。最大“关闭”时间等于fsw 为 200kHz 的计划开关频率。

制造商:
Freescale Semiconductor
产品种类:
数字信号处理器和控制器 - DSP, DSC
RoHS:
详细信息
核心:
56800E
最大时钟频率:
60 MHz
程序存储器大小:
48 kB
数据 RAM 大小:
6 kB
工作电源电压:
3.3 V
最大工作温度:
+ 105 C
安装风格:
SMD/SMT
封装 / 箱体:
QFP-48
商标:
Freescale Semiconductor
数据总线宽度:
16 bit
接口类型:
I2C/SMBus, QSPI, SCI
最小工作温度:
- 40 C
输入/输出端数量:
39 I/O
计时器/计数器数量:
2 Timer
封装:
Tray
产品:
DSCs
程序存储器类型:
Flash
系列:
56F824X_825X
工厂包装数量:
250
电源电压-最大:
3.6 V
电源电压-最小:
3 V
单位重量:
178.250 mg

在自驱动同步反向电源中,输出二极管被一个 N 通道 MOSFET 代替,同时必须向电源变压器添加一个绕组以生成同步栅极驱动信号。相比输出二极管整流器,该同步MOSFET的低导通电阻可带来更低的传导损耗,这就极大地提高了高负载电流时的效率。
二极管整流反向结构和同步反向结构之间存在一个根本的区别,二极管整流反向结构的输出二极管可阻止变压器二次电流回流。在轻负载状态下,当变压器的二次电流被完全放电至各循环末端的输出时,这会带来非连续电流模式 (DCM)。同步 MOSFET 使电流能够不断地向负极方向流动,并使同步反向结构始终运行在连续电流模式 (CCM) 下,而不用考虑负载电流的大小。
这种情况通常是有益的,因为控制环路增益不会像其转入 DCM 运行时一样出现下降,从而保持全动态性能(甚至在零负载状态下)。同步 MOSFET 的使用会对零点或轻负载效率产生不利影响,这是由于相对较大的 AC 电流在流动时,净 DC 输出电流极少甚至没有。同这些回路电流相关的变压器和一次侧 MOSFET 开关损耗比二极管整流反向结构中的要大,其电流在轻负载条件下会减少。
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