《dc-dc模块电源常用的电路形式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《dc-dc模块电源常用的电路形式（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、DC/DCDC/DC模块电源常用的电路形式模块电源常用的电路形式 开关电源功率电路分析要点 1.电容的电压不能突变, 电感的电流不能突变 2.流经电容的电流平均值为零, 电感两端电压的平均值为零 3.理想变压器电压与匝数成比且同名同极性, 电流与匝数成反比且点进点出 4.电容恒流充电的公式为 , 电感恒压储能的公式为 5.变压器与电感的伏秒积必须平衡 Buck-Boost电路工作原理： Vin Vo DL Io S1 S1 S2 UL IL Vin -Vo Io D1-D T 根据L的伏秒平衡原则： Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)T Vo=Vin *D/(1-D)-2Vd L*Io
2、=(Vo-2Vd)(1- D)T Vds1 根据L在(1-D)T时间的基本方程 ： Io=(Vo-2Vd)(1-D)T/L D S2 Vds2 Vin Vo Vo/Vin =D/(1-D) Buck-Boost电路的输入输出关系： 三种基本的非隔离开关电源： Vin VoL Io S D Vin Vo DL Io S1 D S2 Vin VoD L Io S Vo=Vin *D/(1-D) Vo=Vin *D Vo=Vin /(1-D) VoVin, 升压型电路 Vo0.5 升降压型电路 三种基本的隔离开关电源： Vin Vo S Lm D Vin Vo L S D1 D2 Vin Vo L
3、S1 D1 D2 S2 正激型变换器反激型变换器 桥式变换器 反激变换器（Flyback）工作原理 （电流连续模式）： Vgs ID Vds D1-D T Ip Io Vin Vin+nVo 根据变压器的伏秒平衡 ： Im Io Vin Vo G D S Lm D n:1 Co VL Vin -nVo ID-p 反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）： Vgs ID Vds D1-D T Io Vin Vin+nVo 根据变压器的伏秒平衡 ： Im Io Vin Vo G D S Lm D n:1 Co VL Vin -nVo ID-p -nVo 根据能量守恒： 反激变换器（F
4、lyback）工作原理： Vgs ID Vds D1-D T Ip Io Vin Vin+nVo Im Vr VL Vin -nVo ID-p Vr=？ Io Vin Vo G D S Lm D n:1 Lk Co 反激变换器（Flyback）工作原理： Io Vin Vo G D S Lm D n:1 Lk Co Vc Vc R Ploss=(Vc-Vin)2/R G D S Lk Vc R Ploss=(Vc)2/R 反激变换器（Flyback）工作原理： Vgs ID Vds D1-D T Ip Io Vin Vin+nVo Im Vr ICo ID-p Vo=？ Io Vin Vo G
5、 D S Lm D n:1 Lk Co -Io Vo 根据Co在DT时间的基本方程： 反激变换器（Flyback）工作原理： Vin Vo1 G Lm Np Lk Vo2 Ns2 Ns1 多路输出的反激变换器： 减小交叉调整率的措施： 1.尽量减少两个绕组之间的漏感 。 2.在辅助输出一路中加入尖峰抑 制器（饱和电感） 3.主路输出工作于电流连续模式 。 4.采用双路加权反馈的控制方式 反馈控制 反激变换器（Flyback）特征总结： Vin Vo1 G Lm Np Lk Vo2 Ns2 Ns1 缺点： 1.输出纹波电流大。 2.输出控制特性非线性。 3.通常需要辅助的吸收回路。 4.转换效率
6、较低。 反馈控制 优点： 1.电路简单。 2.输入电压范围广。 3.容易实现多路输出。 谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Vgs IL Vds D1-D T Ip VL Io Vin/n-Vo -Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0t1 t2 t3t4 Ip t0, t1 t5 谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)： Io n:1 Vin Vo L G D S Vgs IL Vds D1-D T Ip VL Io Vin/n-Vo -Vo Im Vin IL IL
7、Lm Lk Cr t0t1 t2 t3t4 Ip t1, t2 t5 谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)： Io n:1 Vin Vo L G D S Vgs IL Vds D1-D T Ip VL Io Vin/n-Vo -Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0t1 t2 t3t4 Ip t2, t3 t5 谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)： Io n:1 Vin Vo L G D S Vgs IL Vds D1-D T Ip VL Io Vin/n-Vo -Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t
8、0t1 t2 t3t4 Ip t3, t4 t5 Lm,Cr的选取原则： 谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)： Io n:1 Vin Vo L G D S Vgs IL Vds D1-D T Ip VL Io Vin/n-Vo -Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0t1 t2 t3t4 Ip t4, t5 t5 (Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T 根据电感的伏秒平衡： Vo=VinD/n 谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)特征： Vin Vo Cr 缺点： 1.原边开管电压应力较高。 2.谐振电容的损耗大
9、。 3.宽范围输入效率很难兼顾。 优点： 1.电路简单。 2.线性输出控制特性。 3.不需要辅助的吸收回路。 Vin Vo Cr Vin Vo Cr S1, S2 Vp Vin D Vds1 0 0 50% Duty Cycle ZVS for Low side switch Exciting Reset Resonant Reset Dual Switch Forward Vin L S2 S1 Sa1 Cr D1 D2 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D T Ip VT Io Vin/n
10、 -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0t1 t2 t3t4 Ip t0, t1 t5 S1 S1 Sa 1-D + VT - 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D Ip VT Io Vin/n -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk - Vc + t0t1 t2 t3t4 Ip t1, t2 t5 S1 S1 Sa 1-D + VT - * 副边电压的死区跟Lk和Io有关 ，跟原边开管的死区无关 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward
11、)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D Ip VT Io Vin/n -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk - Vc + t0t1 t2 t3t4 Ip t2, t3 t5 S1 S1 Sa 1-D + VT - Sa在零电压条件下开通 * 原边开管的死区时间需满足： 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D Ip VT Io Vin/n -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk - Vc + t0t1 t2 t3t4 Ip t3, t4 t
12、5 S1 S1 Sa 1-D + VT - 激磁电流反向，变压器被复位 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D Ip VT Io Vin/n -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk - Vc + t0t1 t2 t3t4 Ip t4, t5 t5 S1 S1 Sa 1-D + VT - 激磁电流对主开关的输出 电容放电。 t6=t0 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D Ip VT I
13、o Vin/n -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk - Vc + t0t1 t2 t3t4 Ip t5, t6 t5 S1 S1 Sa 1-D + VT - t5时刻副边二极管钳位主开关 的输出电容放电结束。 t6时刻新的周期开始 t6=t0 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Io n:1 Vin Vo Lo G D S Sa IL Vds D Ip VT Io Vin/n -Vc/n Im Vin IL IL Lm Lk - Vc + t0t1 t2 t3t4 Ip t5 S1 S1 Sa 1-D + VT - t6=t0 (Vin/n-Vo
14、)DT=Vo(1-D)T 根据电感的伏秒平衡： Vo=VinD/n VinDT=Vc(1-D)T 根据变压器的伏秒平衡 ： Vc=VinD/(1-D) Vds=Vc+Vin Vds=Vin/(1-D) 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Vc=VinD/(1-D) Vds=Vin/(1-D) Vin 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)特征 ： Vin Vo Vin Vo Vin Vo Sa Sa Sa 缺点： 1.钳位电压建立较慢，启动过程 变压器易偏磁。 2.对输入电压的动态响应慢。 优点： 1.变压器最优化复位（电压应力 低
15、）。 2.输入电压范围宽。 3.线性输出控制特性。 4.不需要辅助的吸收回路。 有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)： Asymmetrical Full Bridge DC/DC Converter Vin Vo L S1 D1 D2 S2 半桥变换器 桥式变换器（Bridge Type Converter)： Vin Vo L S1 D1 D2 S2 全桥变换器 Vin Vo L S1 D1 D2 S2 推挽变换器 Vin Vo S1 D2 S2 半桥变换器（倍流整流） Vin Vo Lo S1 D1 D2 S2 桥式变换器（Bridge Type Conve
16、rter)： n:1+1 Lm Lk Ip Io C B VT S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin/2n -Vin/2n Im Vin IL t0t1t2t3 t4 t5 S2 D t6=t0 T/2T/2 Vc t0, t1 变换器正半周工作，Ip, Im增加；Vc减少 。 C1 C1 Vin Vo Lo S1 D1 D2 S2 桥式变换器（Bridge Type Converter)： n:1+1 Lm Lk Ip Io B VT S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin/2n -Vin/2n Im Vin IL t0t1t2t3 t4 t5 S2 D t6=t0 T/2T/2 Vc C1 C C1 Vin/2 t1, t2 S1关断，变压器副边续流，原边漏感能 量被S2体二极管钳位。 Vin Vo Lo S1 D1 D2 S2 桥式变换器（Bridge Type Converter)： n:1+1 Lm Lk Ip Io B VT S1 IL
