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电流型自驱动同步整流

发布时间:2008/10/9 0:00:00 访问次数:993

  早在十几年前电流型自驱动同步整流技术就已经被提出来了,但那时开发采用mos管的sr dc/dc pwm转换器,开关频率还比较低,只有25 khz,现在已有几百千赫。图1 所示为早期电流型自驱动sr的电路框图。

  图中电流检测元件可以用电流互感器,初级绕组w1与sr串联,检测出流过sr的电流;次级绕组w2(经过一个电压钳位电路,图中未画出)产生驱动电压,接到sr的g、s端。在正向电流流过时,sr导通;在电流反向时,sr关断。电流检测元件有附加损耗,因此应尽量减小检测元件的电压降。1999年我国香港大学电力电子研究室提出了一种有能量回馈(energy recovery)的电流型自驱动sr方案,如图2(a)所示。其性能接近于一个理想二极管,称为“有源二极管”(active di。de)。

  在驱动电路框图中有电流检测和能量回馈电路。电流型自驱动m可以看成是一个有源二端元件,用图2(b)所示的电路图形符号表示电流型自驱动的有源二极管及其阳极a和阴极k。

  图3所示为能量回馈电流型自驱动皿的具体实现电路。图中电流检测及能量回馈由一个电流互感器实现,它有四个绕组:电流检测绕组w1、驱动绕组w2、能量回馈绕组w3、磁复位绕组w4,,绕组w3、w4回路中分别串联有二极管d1及d2,uo。为电压源,它可以是转换器电路中的任何一个直流电压,如输出电压。强导通前,正向电流流过sr体二极管,由mos管源极(有源二极管阳极)流向漏极(有源二极管阴极),绕组w1检测流过sr的电流方向,在绕组w2中感应产生出驱动电压,sr导通。绕组w3的电压上升,使二极管d1导通,电流检测元件所有的能量馈送到直流电压源uo中。当sr中的正向电流降为零,并趋向于反向时,二极管d1封锁,砀导通,电流互感器磁心复位,磁场的储能回馈到直流电压源u。中。sr的门极电压变负。sr关断,和理想的二极管一样,反向电流不能通过。

  图1 早期的电流型自驱动弘电路框图

  图2 能量回馈电流型 自驱动sr(有源二极管)

  图3 能量回馈电流型自驱动电路的具体实现

  电流互感器的绕组w3、w4上的电压钳位在uo,w2/w1可以减少,因此可以有更大的驱动电流,使sr更快地导通,可以工作在更高的频率。

  图7所示的能量回馈电流型自驱动sr可以直接取代sbd或frd,应用于正激式、反激式、推挽式和半桥式pwm转换器及谐振转换器等各种电路中。当应用于输人电压变化范围宽的场合时,驱动电压仍保持恒定。

  电流型自驱动同步整流驱动方式的特点是:驱动波形无死区,驱动工作不受输入电压变化的影响,驱动电路工作与主电路形式无关,可以应用于并联工作的dc/dc pwm转换器,不会出现某个转换器吸收功率,而导致电路损坏等。

  以上介绍了三种同步整流驱动方式,它们各自的优、缺点,到底采用哪一种同步整流驱动方式更合适,要视具体的开关转换器电路及要求而定。

  此外,图4还比较了重载和轻载时采用电压型自驱动同步整流皿的电流波形和sbd的电流波形,曲于同步整流管是一个双向开关,电流可以双向流通,因此相应的转换器只能有连续的工作模式,也就是说在轻载时也不会变成断续模式,如图4(b)所示。因此在负载变化的范围内,由于转换器的占空比变化范围小,所以动态响应快,但欲在轻载时的转换效率却低于sbd整流电路。这时,同步整流管通常采用电压自驱动或控制驱动。

  在有源二极管方式下工作的同步整流管,只有正向电流可以流通,和二极管是一样的,此时同步整流管一般采用电流自驱动:当有正向电流时,控制sr导通,当电流降到零或将要反向时,关断sr。

  图4 整流二极管sbd和同步整流管sr的电流波形

  欢迎转载,信息来自维库电子市场网(www.dzsc.com)



  早在十几年前电流型自驱动同步整流技术就已经被提出来了,但那时开发采用mos管的sr dc/dc pwm转换器,开关频率还比较低,只有25 khz,现在已有几百千赫。图1 所示为早期电流型自驱动sr的电路框图。

  图中电流检测元件可以用电流互感器,初级绕组w1与sr串联,检测出流过sr的电流;次级绕组w2(经过一个电压钳位电路,图中未画出)产生驱动电压,接到sr的g、s端。在正向电流流过时,sr导通;在电流反向时,sr关断。电流检测元件有附加损耗,因此应尽量减小检测元件的电压降。1999年我国香港大学电力电子研究室提出了一种有能量回馈(energy recovery)的电流型自驱动sr方案,如图2(a)所示。其性能接近于一个理想二极管,称为“有源二极管”(active di。de)。

  在驱动电路框图中有电流检测和能量回馈电路。电流型自驱动m可以看成是一个有源二端元件,用图2(b)所示的电路图形符号表示电流型自驱动的有源二极管及其阳极a和阴极k。

  图3所示为能量回馈电流型自驱动皿的具体实现电路。图中电流检测及能量回馈由一个电流互感器实现,它有四个绕组:电流检测绕组w1、驱动绕组w2、能量回馈绕组w3、磁复位绕组w4,,绕组w3、w4回路中分别串联有二极管d1及d2,uo。为电压源,它可以是转换器电路中的任何一个直流电压,如输出电压。强导通前,正向电流流过sr体二极管,由mos管源极(有源二极管阳极)流向漏极(有源二极管阴极),绕组w1检测流过sr的电流方向,在绕组w2中感应产生出驱动电压,sr导通。绕组w3的电压上升,使二极管d1导通,电流检测元件所有的能量馈送到直流电压源uo中。当sr中的正向电流降为零,并趋向于反向时,二极管d1封锁,砀导通,电流互感器磁心复位,磁场的储能回馈到直流电压源u。中。sr的门极电压变负。sr关断,和理想的二极管一样,反向电流不能通过。

  图1 早期的电流型自驱动弘电路框图

  图2 能量回馈电流型 自驱动sr(有源二极管)

  图3 能量回馈电流型自驱动电路的具体实现

  电流互感器的绕组w3、w4上的电压钳位在uo,w2/w1可以减少,因此可以有更大的驱动电流,使sr更快地导通,可以工作在更高的频率。

  图7所示的能量回馈电流型自驱动sr可以直接取代sbd或frd,应用于正激式、反激式、推挽式和半桥式pwm转换器及谐振转换器等各种电路中。当应用于输人电压变化范围宽的场合时,驱动电压仍保持恒定。

  电流型自驱动同步整流驱动方式的特点是:驱动波形无死区,驱动工作不受输入电压变化的影响,驱动电路工作与主电路形式无关,可以应用于并联工作的dc/dc pwm转换器,不会出现某个转换器吸收功率,而导致电路损坏等。

  以上介绍了三种同步整流驱动方式,它们各自的优、缺点,到底采用哪一种同步整流驱动方式更合适,要视具体的开关转换器电路及要求而定。

  此外,图4还比较了重载和轻载时采用电压型自驱动同步整流皿的电流波形和sbd的电流波形,曲于同步整流管是一个双向开关,电流可以双向流通,因此相应的转换器只能有连续的工作模式,也就是说在轻载时也不会变成断续模式,如图4(b)所示。因此在负载变化的范围内,由于转换器的占空比变化范围小,所以动态响应快,但欲在轻载时的转换效率却低于sbd整流电路。这时,同步整流管通常采用电压自驱动或控制驱动。

  在有源二极管方式下工作的同步整流管,只有正向电流可以流通,和二极管是一样的,此时同步整流管一般采用电流自驱动:当有正向电流时,控制sr导通,当电流降到零或将要反向时,关断sr。

  图4 整流二极管sbd和同步整流管sr的电流波形

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