DCDc模塊常見電路拓撲.ppt

1、DC/DC模塊電源常用的電路形式,開關電源功率電路分析要點,電容的電壓不能突變, 電感的電流不能突變 流經(jīng)電容的電流平均值為零, 電感兩端電壓的平均值為零 理想變壓器電壓與匝數(shù)成比且同名同極性, 電流與匝數(shù)成反比且點進點出 電容恒流充電的公式為 , 電感恒壓儲能的公式為 變壓器與電感的伏秒積必須平衡,Buck-Boost電路工作原理：,Vin,Vo,D,L,Io,S1,S1 S2,UL,IL,Vin,-Vo,Io,D,1-D,T,根據(jù)L的伏秒平衡原則：,Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)T,Vo=Vin *D/(1-D)-2Vd,L*Io=(Vo-2Vd)(1- D)T,Vds1,根據(jù)

2、L在(1-D)T時間的基本方程：,Io=(Vo-2Vd)(1-D)T/L,D,S2,Vds2,Vin,Vo,Vo/Vin =D/(1-D),Buck-Boost電路的輸入輸出關系：,三種基本的非隔離開關電源：,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),VoVin, 降壓型電路,VoVin, 升壓型電路,VoVin 當D0.5 升降壓型電路,三種基本的隔離開關電源：,Vin,Vo,S,Lm,D,Vin,Vo,L,S,D1,D2,Vin,Vo,L,S1,

3、D1,D2,S2,正激型變換器,反激型變換器,橋式變換器,反激變換器（Flyback）工作原理 （電流連續(xù)模式）：,Vgs,ID,Vds,D,1-D,T,Ip,Io,Vin,Vin+nVo,根據(jù)變壓器的伏秒平衡：,Im,Io,Vin,Vo,G,D S,Lm,D,n:1,Co,VL,Vin,-nVo,ID-p,反激變換器（Flyback）工作原理 （電流斷續(xù)模式）：,Vgs,ID,Vds,D,1-D,T,Io,Vin,Vin+nVo,根據(jù)變壓器的伏秒平衡：,Im,Io,Vin,Vo,G,D S,Lm,D,n:1,Co,VL,Vin,-nVo,ID-p,-nVo,根據(jù)能量守恒：,反激變換器（Fly

4、back）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,D S,Lm,D,n:1,Lk,Co,反激變換器（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,Ploss=(Vc)2/R,反激變換器（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,D S,Lm,D,n:1,

5、Lk,Co,-Io,Vo,根據(jù)Co在DT時間的基本方程：,反激變換器（Flyback）工作原理：,Vin,Vo1,G,Lm,Np,Lk,Vo2,Ns2,Ns1,多路輸出的反激變換器：,減小交叉調(diào)整率的措施： 盡量減少兩個繞組之間的漏感。 在輔助輸出一路中加入尖峰抑制器（飽和電感） 主路輸出工作于電流連續(xù)模式。 采用雙路加權反饋的控制方式,反激變換器（Flyback）特征總結：,Vin,Vo1,G,Lm,Np,Lk,Vo2,Ns2,Ns1,缺點： 輸出紋波電流大。 輸出控制特性非線性。 通常需要輔助的吸收回路。 轉換效率較低。,優(yōu)點： 電路簡單。 輸入電壓范圍廣。 容易實現(xiàn)多路輸出。,諧振復位正

6、激變換器（Resonant Reset Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,Lo,G,D S,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,諧振復位正激變換器（Resonant Reset Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,L,G,D S,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,諧振復位正激變換

7、器（Resonant Reset Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,L,G,D S,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,諧振復位正激變換器（Resonant Reset Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,L,G,D S,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的選取原則：,

8、諧振復位正激變換器（Resonant Reset Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,L,G,D S,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,根據(jù)電感的伏秒平衡：,Vo=VinD/n,諧振復位正激變換器（Resonant Reset Forward)特征：,Vin,Vo,Cr,缺點： 原邊開管電壓應力較高。 諧振電容的損耗大。 寬范圍輸入效率很難兼顧。,優(yōu)點： 電路簡單。 線性輸出控制特性。 不需要

9、輔助的吸收回路。,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,有源鉗位正激變換器（Active Clamped Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,Lo,G,D S,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

10、,t0, t1,t5,S1,S1,Sa,1-D,+ VT -,有源鉗位正激變換器（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 +,t0,t1,t2,t3,t4,Ip,t1, t2,t5,S1,S1,Sa,1-D,+ VT -,* 副邊電壓的死區(qū)跟Lk和Io有關，跟原邊開管的死區(qū)無關,有源鉗位正激變換器（Active Clamped Forward)：,Io,n:1,Vin,Vo,Lo,G,D S,Sa,IL,Vds,D,Ip,VT

11、,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在零電壓條件下開通,* 原邊開管的死區(qū)時間需滿足：,有源鉗位正激變換器（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 +,t0,t1,t2,t3,t4,Ip,t3, t4,t5,S1,S1,1-D,+ VT -,激磁電流反向，變壓器被復位,有源鉗位正激

12、變換器（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 +,t0,t1,t2,t3,t4,Ip,t4, t5,t5,S1,S1,Sa,1-D,+ VT -,激磁電流對主開關的輸出電容放電。,t6=t0,有源鉗位正激變換器（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 +,t

13、0,t1,t2,t3,t4,Ip,t5, t6,t5,S1,S1,Sa,1-D,+ VT -,t5時刻副邊二極管鉗位主開關的輸出電容放電結束。 t6時刻新的周期開始,t6=t0,有源鉗位正激變換器（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 +,t0,t1,t2,t3,t4,Ip,t5,S1,S1,Sa,1-D,+ VT -,t6=t0,(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T,根據(jù)電感的伏秒平衡：,Vo=VinD/n,VinD

14、T=Vc(1-D)T,根據(jù)變壓器的伏秒平衡：,Vc=VinD/(1-D),Vds=Vc+Vin,Vds=Vin/(1-D),有源鉗位正激變換器（Active Clamped Forward)：,Vc=VinD/(1-D),Vds=Vin/(1-D),Vin,有源鉗位正激變換器（Active Clamped Forward)特征：,Vin,Vo,Vin,Vo,Vin,Vo,Sa,Sa,Sa,缺點： 鉗位電壓建立較慢，啟動過程變壓器易偏磁。 對輸入電壓的動態(tài)響應慢。,優(yōu)點： 變壓器最優(yōu)化復位（電壓應力低）。 輸入電壓范圍寬。 線性輸出控制特性。 不需要輔助的吸收回路。,有源鉗位正激變換器（Acti

15、ve Clamped Forward)：,Vin,Vo,L,S1,D1,D2,S2,半橋變換器,橋式變換器（Bridge Type Converter)：,Vin,Vo,L,S1,D1,D2,S2,全橋變換器,Vin,Vo,L,S1,D1,D2,S2,推挽變換器,Vin,Vo,S1,D2,S2,半橋變換器（倍流整流）,Vin,Vo,Lo,S1,D1,D2,S2,橋式變換器（Bridge Type Converter)：,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,t

16、5,S2,D,t6=t0,T/2,T/2,Vc,t0, t1,變換器正半周工作，Ip, Im增加；Vc減少。,C1,C1,Vin,Vo,Lo,S1,D1,D2,S2,橋式變換器（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,t0,t1,t2,t3,t4,t5,S2,D,t6=t0,T/2,T/2,Vc,C1,C,C1,Vin/2,t1, t2,S1關斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S2體二極管鉗位。,Vin,Vo,Lo,S1,D1,D2,S2,橋式變換

17、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,t0,t1,t2,t3,t4,t5,S2,D,t6=t0,T/2,T/2,Vc,C1,C,C1,Vin/2,t2, t3,S1，S2全部關斷，變壓器副邊續(xù)流，Lm保持不變，D1,D2電流之差為Lm。,Vin,Vo,Lo,S1,D1,D2,S2,橋式變換器（Bridge Type Converter)：,n:1+1,Lm,Lk,Ip,Io,A,B,S1,IL,Vds1,D,Ip,VT,Io,Vin/2n,-

18、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,變換器負半周工作，Ip, Im減少；Vc增加。,Vin,Vo,Lo,S1,D1,D2,S2,橋式變換器（Bridge Type Converter)：,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關斷，變壓器副邊續(xù)流，原邊漏感能量被S1體二極管鉗位。,Vin,Vo,Lo,S1,D1,D2,S2,橋式變換器（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,t0,t1,t2,