DCDC模块电源常用的电路形式

会计学1DCDC模块电源常用的电路形式Buck-Boost电路工作原理：VinVoDLIoS1S1S2ULILVin-VoIoD1-DT根据L的伏秒平衡原则：Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)TVo=Vin*D/(1-D)-2VdL*ΔIo=(Vo-2Vd)(1-D)TVds1根据L在(1-D)T时间的基本方程：ΔIo=(Vo-2Vd)(1-D)T/LDS2Vds2VinVo第1页/共38页Vo/Vin=D/(1-D)Buck-Boost电路的输入输出关系：第2页/共38页三种基本的非隔离开关电源：VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin*D/(1-D)Vo=Vin*DVo=Vin/(1-D)Vo<Vin,降压型电路Vo>Vin,升压型电路Vo<Vin,当D<0.5Vo>Vin当D>0.5

升降压型电路第3页/共38页三种基本的隔离开关电源：VinVoSLmDVinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型变换器反激型变换器桥式变换器第4页/共38页反激变换器（Flyback）工作原理（电流连续模式）：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVo根据变压器的伏秒平衡：ImIoVinVoGDSLmDn:1CoVLVin-nVoID-p第5页/共38页反激变换器（Flyback）工作原理（电流断续模式）：VgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nVo根据变压器的伏秒平衡：ImIoVinVoGDSLmDn:1CoVLVin-nVo’ID-p-nVo根据能量守恒：第6页/共38页反激变换器（Flyback）工作原理：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrVLVin-nVoID-pVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo第7页/共38页反激变换器（Flyback）工作原理：IoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLkVcRPloss=(Vc)2/R第8页/共38页反激变换器（Flyback）工作原理：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrICoID-pΔVo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo-IoVo根据Co在DT时间的基本方程：第9页/共38页反激变换器（Flyback）工作原理：VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1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馈控制第10页/共38页反激变换器（Flyback）特征总结：VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1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。反馈控制优点：电路简单。输入电压范围广。容易实现多路输出。第11页/共38页谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLoGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t5第12页/共38页谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t5第13页/共38页谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t5第14页/共38页谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5Lm,Cr的选取原则：第15页/共38页谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根据电感的伏秒平衡：Vo=VinD/n第16页/共38页谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)特征：VinVoCr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。VinVoCrVinVoCr第17页/共38页S1,S2VpVinDVds100

>50%DutyCycleZVSforLowsideswitchExcitingResetResonantResetDualSwitchForwardVinLS2S1Sa1CrD1D2第18页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDTIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t5S1S1Sa1-D+VT-第19页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t5S1S1Sa1-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第20页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t5S1S1Sa1-D+VT-Sa在零电压条件下开通*原边开管的死区时间需满足：第21页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁电流反向，变压器被复位第22页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁电流对主开关的输出电容放电。t6=t0第23页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t5,t6]t5S1S1Sa1-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第24页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ipt5S1S1Sa1-D+VT-t6=t0(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根据电感的伏秒平衡：Vo=VinD/nVinDT=Vc(1-D)T根据变压器的伏秒平衡：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vc+VinVds=Vin/(1-D)第25页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vin/(1-D)Vin第26页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)特征：VinVoVinVoVinVoSaSaSa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。第27页/共38页有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：AsymmetricalFullBridgeDC/DCConverter第28页/共38页VinVoLS1D1D2S2半桥变换器桥式变换器（BridgeTypeConverter)：VinVoLS1D1D2S2全桥变换器VinVoLS1D1D2S2推挽变换器VinVoS1D2S2半桥变换器（倍流整流）第29页/共38页VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoCBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vc[t0,t1]变换器正半周工作，Ip,Im增加；Vc减少。C1C1第30页/共38页VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/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。第31页/共38页VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/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。第32页/共38页VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t3,t4]变换器负半周工作，Ip,Im减少；Vc增加。第33页/共38页VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[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。第34页/共38页VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverte