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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。

(素材:chinaaet和ttic.如涉版权请联系删除)

 

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。

(素材:chinaaet和ttic.如涉版权请联系删除)

 

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