利用分立元器件搭構的反激式DC/DC變換的拓撲
發布時間:2013-01-07 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】youyufanjibianhuanqidedianlutuopujiandan,shuchuyushurudianqigeli,nenggaoxiaotigongduozuzhiliushuchu,shengjiangyafanweikuan,yincizaizhongxiaogonglvchanghededaoguangfanyingyong。benwenliyongfanjibianhuanqidetedian,shejileliyongfenliyuanqijiandagoudequdongkongzhidianlu,qudongfanjibianhuanqi,weirihoudejichenghuazuozhunbei。
驅動控製電路拓撲
圖1中,V8為振蕩電路產生的振蕩脈衝,其占空比為50%,由該脈衝決定開關器件的工作頻率。V1為原邊電流采樣電阻上的壓降,V2為輸出電壓的反饋值,V3是用於驅動開關管的信號。V2經過PI調節器進行誤差放大後輸入到比較器的反向端,與輸入到比較器同向端的經過誤差放大後的V1值進行比較,從而決定V3的脈寬大小。邏輯電路產生的信號經過輸出級後用來驅動MOSFET的開通和關斷,該信號(V3)的占空比與輸出電壓的反饋值V2成反比,實現電壓反饋式的控製環,同時,該信號的占空比還與輸入的直流電壓值成反比,以實現電路的前饋控製。V3信號由經過放大後的原邊電流的采樣電阻上的電壓值和經過PI調節器的輸出電壓的反饋值共同來控製。圖2為各個反饋信號的誤差放大值、振蕩脈衝V8以及MOSFET的驅動信號V3波形。圖2中1)為振蕩脈衝V8的波形,2)為驅動信號V3的波形,3)、4)為電壓反饋和電流反饋值經過誤差放大後的波形(V2和V1的波形)。

圖1:PWM邏輯電路及輸出電路
由圖2可知,當反饋電流的誤差放大值V1大於反饋電壓的誤差值V2時,比較器就輸出高電平,驅動信號變成低電平,使MOSFET管關斷,直到下一個振蕩脈衝到來,MOSFET管才開通,因而可以看出,該電路采用的是電流的峰值控製。

圖2 :PWM波形圖
圖3為啟動電路圖。

圖3 :啟動電路圖
該啟動電路由雙極性晶體管Q1,穩壓二極管D1,D3和二極管D2以及電容C1構成。在電路啟動的初期,輸入的直流電源通過雙極性晶體管Q1給電容C1充電,使電路開始工作。等到反饋的電壓值Feedback比電路中的穩壓二極管D1的穩壓值大時,雙極性晶體管Q1被關斷,該電路停止工作。PWM比較器的工作電壓由Feedback信xin號hao提ti供gong。這zhe種zhong電dian路lu的de優you點dian是shi可ke以yi有you效xiao地di減jian小xiao損sun耗hao,而er很hen多duo國guo外wai產chan品pin的de啟qi動dong電dian路lu是shi由you大da電dian阻zu和he電dian容rong構gou成cheng,因yin而er在zai電dian阻zu上shang將jiang會hui有you一yi定ding的de損sun耗hao。
在圖1的(de)驅(qu)動(dong)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)中(zhong),我(wo)們(men)還(hai)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao),該(gai)電(dian)路(lu)有(you)逐(zhu)周(zhou)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)功(gong)能(neng)。逐(zhu)周(zhou)的(de)峰(feng)值(zhi)漏(lou)極(ji)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)電(dian)路(lu)以(yi)原(yuan)邊(bian)電(dian)流(liu)的(de)采(cai)樣(yang)電(dian)阻(zu)作(zuo)為(wei)檢(jian)測(ce)電(dian)阻(zu)。器(qi)件(jian)內(nei)部(bu)的(de)PI調節器的輸出值設有+5V的電壓限製,而采樣電阻上的電壓值放大5倍後與PI調節器的輸出值進行比較,故設計電路時就可以精確地計算出電流峰值,通過選定采樣電阻值和原副邊的匝數比來進行電流限製。當MOSFET的漏極電流太大使采樣電阻上的壓降放大後超過+5V的閾值時,MOSFET就會被關斷,直到下一個時鍾周期開始。
動態性能試驗
1)負載變化時輸出電壓的動態特性
當負載變化時,輸出電壓也在瞬間變化,然後反饋到控製引腳,器件內部的控製電路就會做出相應的調整,改變MOSFET器件開關的占空比,以實現輸出電壓穩定的目的。
圖4(a)是(shi)負(fu)載(zai)變(bian)小(xiao)時(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)的(de)變(bian)化(hua)情(qing)況(kuang)。負(fu)載(zai)變(bian)小(xiao),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)變(bian)大(da),導(dao)致(zhi)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)的(de)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)值(zhi)變(bian)小(xiao),脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)變(bian)小(xiao),使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)變(bian)小(xiao),最(zui)終(zhong)使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)趨(qu)向(xiang)於(yu)穩(wen)定(ding)值(zhi)。此(ci)時(shi),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)反(fan)饋(kui)值(zhi)為(wei)+5V。
圖4(b)是負載變大時的輸出電壓波形。同理,可以分析出輸出電壓的變化過程。

圖4:負載變化時輸出電壓的動態特性圖
在同一個輸入電壓不同負載情況下MOSFET器件的uDS的波形如圖5所示。

圖5:負載變化時開關管的uds波形
圖5上半部分是負載為40Ω時的波形,圖5下半部分是負載為30Ω時的波形。由圖5可知,在不同負載下,MOSFET器件開關的占空比是不相同的,負載大則MOSFET器件的導通時間長。
2)輸入電壓變化時輸出電壓的動態特性
dangshurudianyafashengbianhuashi,shuchudianyayehuizaishunjiansuizhefashengbianhua,youyushurudianyadebianhuazhijiedaozhishurudianliudebianhua,zaidianliucaiyangdianzushangdeyajiangdeshangshengxielvsuizhebianhua,keyizhijiedaozhishuchuzhankongbidegaibian,tongshi,shuchudianyadefankuihuanjietongyangqizhetiaojiezuoyong。tu6為輸入電壓變化時輸出電壓的變化情況。
圖6(a)為輸入電壓由200V減小到150V時的輸出電壓的波形。從圖中可以看出,經過短暫的時間調整後,輸出電壓重新趨向於穩定值,並且輸出電壓的變化非常小。
圖6(b)為輸入電壓由150V變到200V時的輸出電壓波形。

圖6 :輸入電壓變化時輸出電壓的動態特性
benwenzaigeichufanjidianlutuopudejichushang,tongguoshijidefenliyuanqijiandagoushixiangaituopu。geichuduozushiyanboxing,yicifenxilequdongkongzhidianludetedianyijigongzuoxingneng。shiyanzhengming,zhezhongdianlukongzhifangfajianjie,xingnengyouliang。gaidianlubujinkeyiyingyongyufanjishidianlu,yekeyiyingyongyuzhengjishiheqitaDC/DC電路中。由於所有元器件由分立元器件搭構,這就為將來的集成化,以至最終研製芯片提供了基礎,驗證了可行性。
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