隔离型开关电源的种类
2012-09-07
单片开关电源

隔离开关变换器的拓扑结构有很多种,但其中有三种比较通用,即逆向变换器、正向变换器和推挽变换器。在这些电路中,从输入电源到负载的能量转换是通过一个变压器磁通耦合或其他磁性元件实现的。

(1)推挽型变换器与半桥型变换器。

推挽型变换器与半桥型变换器是典型的逆变整流型变换器,电路结构如图1-14所示。加在变压器初级绕组上的电压幅度为输入电压Ui,宽度为开关导通时间ton的脉冲波形,变压器次级电压经二极管VD1、VD2全波整流为直流。图l-14(a)表示推挽型变换器的电路结构,图l-14(b)表示半桥型变换器的电路结构。如只从输出侧滤波器来看,则工作原理和降压型变换器完全相同,次级侧滤波电感用于存储能量。电压变换比m与降压型变换器相类似,即

m=Δ/n    (1-10)

式中,n为变压器的匝数比,n=Nl/N2;N1为初级绕组的匝数;N2为次级绕组的匝数。

(2)正激型变换器

正激型变换器电路如图1-15所示。它是采用变压器耦合的降压型变换器电路。与推挽型变换器一样,加在变压器初级侧(一半)上的电压振幅为输入电压Ui,宽度为开关导通时间ton的脉冲波形,变压器次级电压经二极管整流变为直流。电压变换比为m=Δ/n。

开关断开时,变压器释放能量,二极管VD3和绕组N3就是为此而设,能量通过它们反馈到输入侧。开关一断开,绕组Nl中存储的能量转移到绕组N3中,为防止变压器饱和,在开关断开期间内变压器必须全部消磁,则tre≤(1-△)Ts。

(3)隔离型CuK变换器

隔离型CuK变换器电路如图1-16所示。开关断开时,电感Ll的电流IL1对电容Cll充电,同时C12也充电(二极管VD导通),开关VT导通时,二极管VD变为截止状态,C12通过L2向负载放电。

(4)电流变换器

电流变换器电路如图1-17所示。它是逆变整流型变换器。图l-17(a)是能量回馈方式,开关VT导通时,电感器L的初级侧电压为Ud- nTU。(式中,nT= Nl/N2),电感L励磁并储存能量;VT断开时,储存在电感L中的能量通过二极管VD3反馈到输入侧。对于如图l-17(b)所示的变换器,两只开关同时导通时,加在电感L上的电压为Ui,电感L励磁并储存能量。任意一只开关断时,反向电压(nTU。-Ui)加到电感L上,电感L释放能量。其工作原理与升压式变换器类似。

(5)全桥型变换器

全桥型变换器如图1-18所示,VT1、VT3及VT2、VT4是两对开关管,重复交互通断。但两对开关导通有时间差。所以变压器初级侧加的电压UAB为脉冲宽度等于其时间差的方形波电压。变压器次级侧的二极管将此电压整流变为方波,再经滤波器变为平滑直流电供给负载。电压变换比为m =△/n。

(6)准谐振型变换器

在PWM电路中接人电感和电容的谐振电路,流经开关的电流及加在开关两端的电压波形为准正弦波,这种电路被称为准谐振型变换器。图1-19表示出电流谐振开关、电压谐振开关的基本电路及工作波形。

图1-19(a)是电流谐振开关,谐振用电感Lr和开关VT串联,流经开关的电流为正弦波的一部分。当开关导通时,电流is从0A以正弦波形状上升,上升到电流峰值后,又以正弦波形状减小到零,电流变为零之后,开关断开。开关再次导通时,重复以上过程。由此可见,开关在零电流时通断,这样动作的开关叫做零电流开关( Zero- Current Switch),简称为ZCS。在零电流开关中,开关通断时与电压重叠的电流非常小,从而可以降低开关损耗。采用电流谐振开关时,寄生电感可作为谐振电路元件的一部分,这样可以降低开关断开时产生的浪涌电压。

图1—19(b)是电压谐振式开关电路,潴振电容Cr与开关并联,加在开关两端的电压波形为正弦波的一部分。开关断开时,开关两端电压从OV以正弦波形状上升,上升到峰值后又以正弦波形状下降为零。电压变为零之后,开关导通。开关再断开时,重复以上过程。可见开关在零电压处通断,这样动作的开关叫做零电压开关(Zero - Voltage Switch),简称ZVS。在零电压开关中,开关通断时与电流重叠的电压非常小,从而可以降低开关损耗。这种开关中寄生电感与电容作为谐振元件的一部分,可以消除开关导通时的电流浪涌与断开时的电压浪涌。

电流谐振开关中开关导通时电流脉冲宽度ton由谐振电路决定,为了进行脉冲控制,需要保持导通时间不变,改变开关的断开时间。对于电压谐振开关,开关断开时的电压脉冲宽度toff由谐振电路决定,为了进行脉冲控制,需要保持开关的断开时间不变,改变开关的导通时间。在以上两种情况下,改变开关工作周期,则谐振变换器就由改变开关工作频率进行控制。

在如图1-19所示电路中,开关电压或电流的波形为半波,但也可以为全波,因此谐波开关又可分为半波谐振开关和全波谐振开关两种。

可能会用到的工具/仪表
本站简介 | 意见建议 | 免责声明 | 版权声明 | 联系我们
CopyRight@2024-2039 嵌入式资源网
蜀ICP备2021025729号