所謂正激式
正激方式是構(gòu)造較簡(jiǎn)單,容易控制,非常普遍的方式之一。
其特征是輸出功率比反激方式大,但必須加裝電感和續(xù)流二極管(轉(zhuǎn)流二極管:D2)。此外,和反激式相同,能利用光耦合器隔離二次側(cè)的反饋,形成絕緣電源。
圖 21:正激方式
圖22工作模式如下。MOSFET為ON時(shí),二極管D1為ON,經(jīng)由電感供給電流至負(fù)載端。MOSFET為OFF時(shí),蓄積在電感的電能經(jīng)由二極管D2供給電流至負(fù)載端。各部的波形如圖23所示。
圖23:正激方式 各部的波形正激方式只會(huì)單向激磁變壓器,在晶體管為OFF時(shí),必須釋放(復(fù)位)蓄積在變壓器的電能。也因此必須裝上復(fù)位(緩沖)電路(圖21中位于變壓器一次側(cè)的RCD)。復(fù)位電路一般是由電阻/電容器/二極管組成,但基本上仍會(huì)損耗電能,因此變壓器的利用效率也不算高。
而在啟動(dòng)復(fù)位后,會(huì)施加DC輸入電壓1.5~2倍的電壓至開關(guān)用晶體管上(圖22的Vp和Vds的波形的VR)。最近能量,損耗和Vds。該電壓經(jīng)由緩沖的電阻和電容器轉(zhuǎn)換。最近,開始結(jié)合主動(dòng)箝位電路,通過再生必須復(fù)位的電能,減輕損耗和Vds。
圖 24此外,降壓時(shí)因一次側(cè)電流少,停留在線圈的電能也沒那么大,只是一但用在升壓上,一次側(cè)的電流就會(huì)變大,停留在線圈的能量將是電流的二倍,而因?yàn)閺?fù)位電路所損耗的電能也會(huì)跟著變大。因此,本電路雖然可以用在降壓上,但卻幾乎不會(huì)用來升壓。
AC/DC轉(zhuǎn)換主要采用開關(guān)方式。雖然能夠使用變壓器方式,但和反激方式一樣,限用于必須絕緣等時(shí)候。
關(guān)鍵要點(diǎn):
?較反激式復(fù)雜,但二次側(cè)和二極管整流(異步)的DC/DC原理相同。
?緩沖電路常出現(xiàn)在電源設(shè)計(jì)上,推薦利用本節(jié)先了解其原理。
所謂Buck(降壓、非絕緣)方式
Buck是降壓的意思。Buck轉(zhuǎn)換器是利用二極管整流的降壓轉(zhuǎn)換器,代表性用途為用在非絕緣降壓開關(guān)的DC/DC轉(zhuǎn)換器上。DC/DC轉(zhuǎn)換的世界上常稱作二極管整流式和異步式等。和先前提到的正激方式相比,由于未使用變壓器,一次側(cè)和二次側(cè)并未絕緣。不需絕緣時(shí),以不使用變壓器的本方式最為簡(jiǎn)單。Buck方式不必設(shè)定變壓器調(diào)整電壓,只要利用MOSFET控制,就可以決定輸出電壓。因此,未必會(huì)需要來自于二次側(cè)的反饋。(省略圖)。
圖 25:Buck方式(連續(xù)模式時(shí))
圖 26Buck方式的特征是電路構(gòu)造簡(jiǎn)單。此外,組成小功率的電源電路時(shí),成本也比反激式更有競(jìng)爭(zhēng)力。因此,常使用在家電產(chǎn)品的微控制器用電源上。但是由于不必通過變壓器,流向開關(guān)元件的電流比采用反激方式的同等輸出功率還大,只適用于小功率輸出,而無法用于大功率輸出上。
圖27:Buck方式各部的波形模式幾乎和正激方式相同。只是去掉正激方式的變壓器,將D1換成MOSFET。MOSFET為ON時(shí),電流經(jīng)過電感流向負(fù)載端,同時(shí)電感也蓄積電能。此時(shí),二極管為OFF。MOSFET為OFF時(shí),蓄積在電感的電能經(jīng)由二極管D2供給至負(fù)載端。和正激轉(zhuǎn)換器的D1相同,開啟或關(guān)閉MOSFET。
圖 28AC/DC轉(zhuǎn)換中,開關(guān)方式限用于非絕緣電源。對(duì)于變壓器方式而言,可說是最容易使用開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器。變壓器的方式雖然部件數(shù)量比線性穩(wěn)壓器多,成本也比較高,但能承接變壓器方式,進(jìn)而提升效率。不過,自AC輸入的效率,仍不及于采用開關(guān)方式的AC/DC轉(zhuǎn)換構(gòu)造。
關(guān)鍵要點(diǎn):
?除了未加裝變壓器外,其余都和正激式相同,為非絕緣DC/DC的基本型。
總結(jié)
本稿,針對(duì)AC/DC轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ),說明有關(guān)下述項(xiàng)目。
作為基礎(chǔ),應(yīng)該要理解的基礎(chǔ)要點(diǎn)如下。
?AC/DC轉(zhuǎn)換有變壓器方式和開關(guān)方式。
?AC/DC轉(zhuǎn)換時(shí),會(huì)先整流/平滑AC后再轉(zhuǎn)換成DC。
?變壓器方式時(shí),能直接使用已經(jīng)平滑化的DC,但如果要求精度和穩(wěn)定度,將經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換,以轉(zhuǎn)換成想要的DC電壓。
?開關(guān)方式時(shí),會(huì)在AC達(dá)峰值電壓時(shí)轉(zhuǎn)換成DC,因此必須使用高耐壓部件。
?開關(guān)方式時(shí),在轉(zhuǎn)換成整流/平滑后的DC上,除了輸入為高電壓的特例外,和普通開關(guān)式DC/DC轉(zhuǎn)換相同。
?設(shè)計(jì)AC/DC轉(zhuǎn)換電路時(shí),會(huì)同時(shí)設(shè)計(jì)變壓器。
?板載設(shè)計(jì)時(shí),使用AC/DC電源用IC優(yōu)點(diǎn)很多。
?要處理高電壓,必須確實(shí)執(zhí)行保護(hù)和安全等對(duì)策。
在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),如何選擇AC/DC轉(zhuǎn)換用的電源ic、如何使用該IC等,是最為基本的方法。一開始設(shè)計(jì)時(shí),最重要的就是確實(shí)理解和DC/DC轉(zhuǎn)換有哪些不同的地方。
審核編輯:郭婷
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