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DC DC模块电源常用的电路形式 开关电源功率电路分析要点 电容的电压不能突变 电感的电流不能突变流经电容的电流平均值为零 电感两端电压的平均值为零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电容恒流充电的公式为 电感恒压储能的公式为变压器与电感的伏秒积必须平衡 Buck Boost电路工作原理 Vin Vo D L Io S1 S1S2 UL IL Vin Vo Io D 1 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 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 Vo L Io S D Vin Vo D L Io S1 D S2 Vin Vo D L Io S Vo Vin D 1 D Vo Vin D Vo Vin 1 D Vo Vin 降压型电路 Vo Vin 升压型电路 VoVin当D 0 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 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 D 1 D T Ip Io Vin Vin nVo 根据变压器的伏秒平衡 Im Io Vin Vo G DS 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 D 1 D T Io Vin Vin nVo 根据变压器的伏秒平衡 Im Io Vin Vo G DS Lm D n 1 Co VL Vin nVo ID p nVo 根据能量守恒 反激变换器 Flyback 工作原理 Vgs ID Vds D 1 D T Ip Io Vin Vin nVo Im Vr VL Vin nVo ID p Vr Io Vin Vo G DS Lm D n 1 Lk Co 反激变换器 Flyback 工作原理 Io Vin Vo G DS Lm D n 1 Lk Co Vc Vc R Ploss Vc Vin 2 R Ploss Vc 2 R 反激变换器 Flyback 工作原理 Vgs ID Vds D 1 D T Ip Io Vin Vin nVo Im Vr ICo ID p Vo Io Vin Vo G DS 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 尽量减少两个绕组之间的漏感 在辅助输出一路中加入尖峰抑制器 饱和电感 主路输出工作于电流连续模式 采用双路加权反馈的控制方式 反激变换器 Flyback 特征总结 Vin Vo1 G Lm Np Lk Vo2 Ns2 Ns1 缺点 输出纹波电流大 输出控制特性非线性 通常需要辅助的吸收回路 转换效率较低 优点 电路简单 输入电压范围广 容易实现多路输出 谐振复位正激变换器 ResonantResetForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Vgs IL Vds D 1 D T Ip VL Io Vin n Vo Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0 t1 t2 t3 t4 Ip t0 t1 t5 谐振复位正激变换器 ResonantResetForward Io n 1 Vin Vo L G DS Vgs IL Vds D 1 D T Ip VL Io Vin n Vo Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0 t1 t2 t3 t4 Ip t1 t2 t5 谐振复位正激变换器 ResonantResetForward Io n 1 Vin Vo L G DS Vgs IL Vds D 1 D T Ip VL Io Vin n Vo Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0 t1 t2 t3 t4 Ip t2 t3 t5 谐振复位正激变换器 ResonantResetForward Io n 1 Vin Vo L G DS Vgs IL Vds D 1 D T Ip VL Io Vin n Vo Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0 t1 t2 t3 t4 Ip t3 t4 t5 Lm Cr的选取原则 谐振复位正激变换器 ResonantResetForward Io n 1 Vin Vo L G DS Vgs IL Vds D 1 D T Ip VL Io Vin n Vo Vo Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0 t1 t2 t3 t4 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 ResonantResetForward 特征 Vin Vo Cr 缺点 原边开管电压应力较高 谐振电容的损耗大 宽范围输入效率很难兼顾 优点 电路简单 线性输出控制特性 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 DutyCycleZVSforLowsideswitch Exciting Reset ResonantResetDualSwitchForward Vin L S2 S1 Sa1 Cr D1 D2 有源钳位正激变换器 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D T Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Cr t0 t1 t2 t3 t4 Ip t0 t1 t5 S1 S1 Sa 1 D VT 有源钳位正激变换器 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Vc t0 t1 t2 t3 t4 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 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Vc t0 t1 t2 t3 t4 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 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Vc t0 t1 t2 t3 t4 Ip t3 t4 t5 S1 S1 1 D VT 激磁电流反向 变压器被复位 有源钳位正激变换器 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Vc t0 t1 t2 t3 t4 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 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Vc t0 t1 t2 t3 t4 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 ActiveClampedForward Io n 1 Vin Vo Lo G DS Sa IL Vds D Ip VT Io Vin n Vc n Im Vin IL IL Lm Lk Vc t0 t1 t2 t3 t4 Ip t5 S1 S1 Sa 1 D VT t6 t0 Vin n Vo 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 ActiveClampedForward Vc VinD 1 D Vds Vin 1 D Vin 有源钳位正激变换器 ActiveClampedForward 特征 Vin Vo Vin Vo Vin Vo Sa Sa Sa 缺点 钳位电压建立较慢 启动过程变压器易偏磁 对输入电压的动态响应慢 优点 变压器最优化复位 电压应力低 输入电压范围宽 线性输出控制特性 不需要辅助的吸收回路 有源钳位正激变换器 ActiveClampedForward Vin Vo L S1 D1 D2 S2 半桥变换器 桥式变换器 BridgeTypeConverter 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 BridgeTypeConverter n 1 1 Lm Lk Ip Io C B VT S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin 2n Vin 2n Im Vin IL t0 t1 t2 t3 t4 t5 S2 D t6 t0 T 2 T 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 BridgeTypeConverter n 1 1 Lm Lk Ip Io B VT S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin 2n Vin 2n Im Vin IL t0 t1 t2 t3 t4 t5 S2 D t6 t0 T 2 T 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 BridgeTypeConverter n 1 1 Lm Lk Ip Io B VT S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin 2n Vin 2n Im Vin IL t0 t1 t2 t3 t4 t5 S2 D t6 t0 T 2 T 2 Vc C1 C C1 Vin 2 t2 t3 S1 S2全部关断 变压器副边续流 Lm保持不变 D1 D2电流之差为Lm Vin Vo Lo S1 D1 D2 S2 桥式变换器 BridgeTypeConverter n 1 1 Lm Lk Ip Io A B S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin 2n Vin 2n Im Vin IL t0 t1 t2 t3 t4 t5 S2 D t6 t0 T 2 T 2 Vin 2 VT Vc t3 t4 变换器负半周工作 Ip Im减少 Vc增加 Vin Vo Lo S1 D1 D2 S2 桥式变换器 BridgeTypeConverter n 1 1 Lm Lk Ip Io A B S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin 2n Vin 2n Im Vin IL t0 t1 t2 t3 t4 t5 S2 D t6 t0 T 2 T 2 Vin 2 VT Vc t4 t5 S2关断 变压器副边续流 原边漏感能量被S1体二极管钳位 Vin Vo Lo S1 D1 D2 S2 桥式变换器 BridgeTypeConverter n 1 1 Lm Lk Ip Io B VT S1 IL Vds1 D Ip VT Io Vin 2n Vin 2n Im Vin IL t0 t1 t2 t