選用何種開關(guān)電源拓撲
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-03-28 17:30:39 | 769 次閱讀
表3-1 PWM開關(guān)電源拓撲的比較

?。溯斎胼敵鍪欠裥枰?a target="_blank">變壓器隔離?
?。碳釉谧儔浩饕淮蝹?cè)或電感上的電壓值有多大?
?。屯ㄟ^開關(guān)管的峰值電流多大?
?。渭釉陂_關(guān)管上的最高電壓是多少?
無變壓器隔離的拓撲可以用在分布式電源系統(tǒng)中的板載變換器中。在分布式 電源系統(tǒng)中,通過直流電壓總線向系統(tǒng)中各個模塊供電,每個模塊都有自己的板 載電源。母線電壓一般來說是安全的,也就是對使用該裝置的操作人員來說不至 于致命,因此可選擇無隔離變換器。筆者建議在大部分應(yīng)用場合下,通過變壓器 進行隔離。相對于變壓器隔離對負載的保護來說,這種成本的增加很小。在輸入 直流電壓高于40V的情況下,開關(guān)電源都要求用變壓器隔離。
加在變壓器一次側(cè)上的電壓大小決定了通過開關(guān)管的峰值電流。由于開關(guān)電 源的功率一定,一次電壓越低,峰值電流就越大,以滿足輸出功率的要求。對于 TO-220封裝的功率晶體管和MOSFET來說,推薦的最大峰值電流是20A。如果超 過20A,開關(guān)管就容易損壞,對功率器件進行保護也很困難。應(yīng)用其他拓撲,也 許可以減小峰值電流。
開關(guān)管承受的最大電壓越大,
開關(guān)管就越有可能超過它的安全 工作區(qū)(SOA)。在開關(guān)電源中,電壓尖峰是很常見的,所以經(jīng)常 出現(xiàn)電壓尖峰超過開關(guān)管擊穿電 壓的情況。對于有變壓器隔離的 拓撲,工業(yè)上根據(jù)不同的應(yīng)用范 圍使用某一相應(yīng)的拓撲,
見圖 3-8 〇反激式電路拓撲(見圖3- 12),由于具有使用兀器件少、本 身固有效率比較高的特點,在功 率低于100~150W的場合非常受歡迎。但是,反激式電路的電流峰值比正激式 電路高很多,因此在相當?shù)偷妮敵鲭妷合?,也可能超出開關(guān)管的SOA。在150~ 500W范圍內(nèi),半橋電路(見圖3-15)比較常用。它使用的元器件比較多,但還 是可以接受的。半橋電路輸入電壓只有一半加在變壓器一次側(cè),這導(dǎo)致電流峰值 增加。因此半橋電路只在500W或更低輸出功率場合下使用。超過500W到幾千 瓦的情況下,使用全橋電路(見圖3-16)。電路使用四個開關(guān)管,其中有兩個需 要浮地驅(qū)動,所以它的元器件成本最高。但考慮到它的輸出功率比較大,所以這 種成本的增加還是值得的。在這種場合下,也可以使用推挽式電路(見圖3-14), 但它有潛在的偏磁危險,也就是變壓器磁通的運行范圍對盡好曲線的“零點” 是非對稱的。這會導(dǎo)致變壓器朝著一個方向飽和,當負載跳變時,在幾個納秒內(nèi) 會將變壓器燒毀。為了防止這種情況發(fā)生,可以采用電流環(huán)或具有脈沖電流逐周保護的電壓環(huán)控制。
通過表3-1和圖3-8,可以對何種應(yīng)用場合下選用哪種拓撲有一個比較清晰 的認識,從而可以選擇合適的拓撲。圖3-9~圖3-16給出了常用的PWM開關(guān)電 源的拓撲、主要波形和一些估計的參數(shù)。
圖 3-11 Buck-Boost 電路


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