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反激式电源:同步整流器如何减轻漏电感的影响?

2018年02月01日 07:11 次阅读

当选择一个可从单电源产生多输出的系统拓扑时,反激式电源是一个明智的选择。由于每个变压器绕组上的电压与该绕组中的匝数成比例,因此可以通过匝数来轻松设置每个输出电压。在理想情况下,如果调节其中一个输出电压,则所有其他输出将按照匝数进行缩放,并保持稳定。

然而,在现实情况中,寄生元件会共同降低未调节输出的负载调整。在本电源小贴士中,我将进一步探讨寄生电感的影响,以及如何使用同步整流代替二极管来大幅提高反激式电源的交叉调整率。

例如,一个反激式电源可分别从一个48V输入产生两个1 A的12V输出,如图1的简化仿真模型所示。理想的二极管模型具有零正向压降,电阻可忽略不计。变压器绕组电阻可忽略不计,只有与变压器引线串联的寄生电感才能建模。这些电感是变压器内的漏电感,以及印刷电路板(PCB)印制线和二极管内的寄生电感。当设置这些电感时,两个输出相互跟踪,因为当二极管在开关周期的1-D部分导通时,变压器的全耦合会促使两个输出相等。

电源小贴士 78:同步整流可改善反激式电源的交叉调整率

图1 该反激式简化模型模拟了漏电感对输出电压调节的影响。

现在考虑一下,当您将100 nH的漏电感引入变压器的两根二次引线,并且将3μH的漏电与初级绕组串联时,将会发生什么。这些电感可在电流路径中建立寄生电感,其中包括变压器内部的漏电感以及PCB和其他元件中的电感。当初始场效应晶体管(FET)关断时,初始漏电感仍然有电流流动,而次级漏电感开启初始条件为0 A的1-D周期。变压器磁芯上出现基座电压,所有绕组共用。该基座电压使初级漏电中的电流斜降至0 A,并使次级漏电电流斜升以将电流传输到负载。

当两个重载输出时,电流在整个1-D周期持续流动,输出电压平衡良好,如图2所示。然而,当一个重载输出和另一个轻载输出时,轻载输出上的输出电容倾向于从该基座电压发生峰值充电;因为电流迅速回升到零,其输出二极管将停止导通,。请参见图3中的波形。这些寄生电感的峰值充电交叉调节影响通常比整流器正向压降单独引起的要差得多。

电源小贴士 78:同步整流可改善反激式电源的交叉调整率

图2当对两个输出施加重载时,在整个1-D周期内,次级绕组电流在两个次级绕组中流动。您可以看到上方红色迹线上的基座电压。

电源小贴士 78:同步整流可改善反激式电源的交叉调整率

图3 重载次级1和轻载次级2。基座电压对次级2的输出电容器进行峰值充电。

无论负载如何,同步整流器有助于通过在整个1-D周期内强制电流流入两个绕组来减轻此问题。图4显示了具有与图3相同负载条件的波形,但用理想的同步整流器代替了理想的二极管。由于同步整流器在基座电压降低后保持良好状态,因此即使出现严重不平衡的负载,两个输出电压也能很好地相互跟踪。

虽然次级2的平均电流非常小,但均方根(RMS)含量仍然可以相当高。这是因为,与图3中的理想二极管不同,同步整流器在整个1-D周期期间可强制连续电流流动。有趣的是,电流在这一周期的大部分时间内必须是负的,以保证低平均电流。

显然,您牺牲更佳的调节以实现更高的循环电流。然而,这并不一定意味着总损耗会更高。同步整流器的正向压降通常远低于二极管,因此同步整流器在较高负载下的效率通常要好得多。

电源小贴士 78:同步整流可改善反激式电源的交叉调整率

图4 用同步整流器代替二极管以强制电流在两个次级绕组中流动,并消除基座电压的峰值充电。

您可以在图5中看到对交叉调节的影响。1号输出上的负载在1A时保持稳定,而2号输出上的负载则在10 mA到1A之间起伏。在低于100 mA的负载下,当使用二极管时,由于基座电压峰值充电的影响,交叉调节严重降低。

请记住,您之所以只看到漏电感的影响,是因为在这些模拟中使用的是理想的二极管和理想的同步整流器。当考虑电阻和整流器的正向压降影响时,使用同步整流器的优势会进一步凸显。

因此,为了在多输出反激式电源中实现卓越的交叉调节效果,请考虑使用同步整流器。此外,您还可能提高电源的效率。查看TI用于PoE应用参考设计的40V至60V输入40W双输出隔离反激式转换器(4.33A时6V)和3类双输出隔离反激式转换器,以作为使用同步整流器的反激式电源示例。

电源小贴士 78:同步整流可改善反激式电源的交叉调整率

图5 该图显示了两个输出之间的交叉调节,其中1号输出上的1-A负载保持稳定,而2号输出上的负载不断变化,从而凸显了同步整流器如何减轻漏电感的影响。

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Diodes推出崭新高电压整流器

三相不控整流器输入LC滤波器分析

供电线路上串入滤波电感之后,谐波电压源特性的三相不控整流桥-电解电容-负载系统具有了谐波电流源特性,...

发表于 2011-10-14 14:52 2487次阅读
三相不控整流器输入LC滤波器分析

三电平PWM整流器双闭环控制系统的研究

在三电平PWM整流器数学建模的基础上,通过电流电压的双闭环控制,达到了有功无功解耦控制的效果,...

发表于 2011-09-23 19:23 523次阅读
三电平PWM整流器双闭环控制系统的研究

Vishay推出采用TO-252AA封装的整流器

日前,Vishay Intertechnology, Inc.宣布,推出18款采用TO-252AA ...

发表于 2011-09-09 09:13 907次阅读
Vishay推出采用TO-252AA封装的整流器

准谐振反激式电源架构及应用

低成本和高可靠性是离线电源设计中两个最重要的目标。 准谐振 (Quasi resonant) 设计为...

发表于 2011-08-24 14:44 337次阅读
准谐振反激式电源架构及应用

高功率因数整流器的PSpice仿真

本文研究的高功率因数整流器,主电路采用桥式整流,再级联以Boost 升压式斩波器作为功率因数校正环节...

发表于 2011-08-11 10:23 760次阅读
高功率因数整流器的PSpice仿真

一种三电平PWM整流器电路

三电平PWM整流器电路的优点是每个主开关器件关断时所承受的电压仅为直流侧电压的一半,因此,该电路特别...

发表于 2011-07-28 15:45 944次阅读
一种三电平PWM整流器电路

一种三相电压型PWM整流器主电路图

三相电压型PWM整流器主电路具有很快地响应和更好的输入电流波形,稳态工作时,输出直流电压不变,开关管...

发表于 2011-07-28 15:44 1048次阅读
一种三相电压型PWM整流器主电路图

带有积分路的精密整流器电路

电子发烧友为大家提供了带有积分路的精密整流器电路,本站还有其他相关内容,欢迎浏览!

发表于 2011-07-25 10:25 872次阅读
带有积分路的精密整流器电路

Vishay发布新型600V FRED Pt H...

Vishay Intertechnology宣布,发布34款采用6种功率封装的新型600 V FRE...

发表于 2011-07-01 09:07 259次阅读
Vishay发布新型600V FRED Pt H...

信号链基础:单电源高精度整流器

在需要某个信号的绝对值时,我们常常使用高精度整流器电路,其作为计量应用中信号大小测量电路的组成部分。...

发表于 2011-04-13 11:37 575次阅读
信号链基础:单电源高精度整流器

Vishay大幅扩充TMBS整流器产品线

Vishay 宣布对其使用Trench MOS势垒肖特基技术的TMBS®整流器产品组合进行大幅扩充。...

发表于 2011-03-21 11:09 318次阅读
Vishay大幅扩充TMBS整流器产品线

凌力尔特推出同步降压升压整流器 LTC3112

  凌力尔特公司 (Linear Technology Corporation) 推出同步降压升压整...

发表于 2010-11-24 09:23 296次阅读
凌力尔特推出同步降压升压整流器 LTC3112

国际整流器公司(IR)推出首款8引脚高效谐振半桥...

国际整流器公司 (International Rectifier,简称IR) 推出业界首款8 引脚高...

发表于 2010-10-08 08:14 360次阅读
国际整流器公司(IR)推出首款8引脚高效谐振半桥...

基于单周期控制的整流器的三相三开关拓扑结构

  目前对三相功率因数校正方面的研究主要集中在控制策略和拓扑结构方面。控制策略的研究主要集中在电流型...

发表于 2010-09-01 16:34 409次阅读
基于单周期控制的整流器的三相三开关拓扑结构

节能灯及整流器用磁环的选择

  现节能灯和电子日光灯的应用已普及,但真正节能和质量好的却不是那么好做,关健是磁性材料的选择和使用...

发表于 2010-08-23 10:49 619次阅读
节能灯及整流器用磁环的选择

由整流器构成的电源开关电路图

电源开关电路由储能电容,NMOS管构成的整流器及开关电路组成,如图3。P1,P2直接连到线圈L0的两...

发表于 2010-08-17 11:04 765次阅读
由整流器构成的电源开关电路图

整流器输入电容的计算

对整流器输入电容的大小考虑通常都很模糊,因此通常做法是选取大尺寸的电容器。如果纹波电压足够低,那么一...

发表于 2010-08-05 10:11 477次阅读
整流器输入电容的计算

FRED Pt超快恢复整流器

Vishay推出6款用于消费电子应用的FRED Pt超快恢复整流器。新的600V、8A器件在额定电流...

发表于 2010-05-31 14:57 332次阅读
FRED Pt超快恢复整流器

80V TMBS Trench MOS势垒肖特基...

80V TMBS Trench MOS势垒肖特基整流器     日前...

发表于 2010-02-09 09:26 312次阅读
80V TMBS Trench MOS势垒肖特基...

超高效率600V H系列整流器扩展硅二极管性能

超高效率600V H系列整流器扩展硅二极管性能  为协助电源厂商以更低成本克服高性能系统的各种挑战...

发表于 2009-12-31 10:03 185次阅读
超高效率600V H系列整流器扩展硅二极管性能

IR为节能AC-DC电源转换器设计智能型整流器

IR为节能AC-DC电源转换器设计智能型整流器    国际整流器公司 (Int...

发表于 2009-12-22 09:13 259次阅读
IR为节能AC-DC电源转换器设计智能型整流器

什么是整流器?

什么是整流器?整流器是一个整流装置,简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要...

发表于 2009-12-14 11:30 1155次阅读
什么是整流器?