關于非隔離型AC/DC轉換器設計,首先介紹電路工作。舉例的AC/DC轉換器,一般是被稱為“Buck Converter(降壓轉換器)”的產(chǎn)品。本來“Buck Converter”的意思就是降壓型轉換器,是在DC/DC轉換器中也使用的稱呼。只是雖然說法較多,但以往的標準型降壓轉換器為二極管整流式(非同步式)的,因此存在習慣性地將二極管整流式的降壓轉換器稱為“降壓轉換器”的傾向。先不說稱呼了,降壓轉換器有幾種降壓方式,本案例中的降壓轉換器是前述的二極管整流式。
降壓轉換器的工作
下面使用基本的降壓轉換器范例,來說明其工作。通過了解基本工作以及電流路徑和各節(jié)點的性質,來逐步掌握外圍元器件的選型標準和注意事項。圖中將高邊的晶體管和低邊的二極管替換為開關,示意性地進行說明。電路原理與DC/DC轉換器的二極管整流相同,由于直接開關并降壓轉換將AC電壓整流的高電壓,因此作為開關的晶體管和二極管,需要是高耐壓產(chǎn)品(比如600V耐壓)。
?高邊開關(晶體管)ON時,
電感L流過電流IL,積蓄能量
?此時,低邊開關(二極管)OFF
?電感電流IL通過以下公式表示
(ton:導通時間)
?高邊開關(晶體管)OFF時,
積蓄于電感的能量通過低邊
開關(二極管)輸出
?此時,高邊開關(晶體管)OFF
?電感電流IL通過以下公式表示
(toff:關斷時間)
不連續(xù)模式與連續(xù)模式
開關工作有兩種模式,即不連續(xù)模式和連續(xù)模式。下表為兩種模式的比較。
比較項目“工作”所示的是流過變壓器初級繞組和次級繞組的電流波形。不連續(xù)模式因電感電流IL存在中斷期間而被稱為“不連續(xù)模式”。而連續(xù)模式則沒有電感電流為零的期間。
箭頭表示兩種模式下電感、整流二極管、開關晶體管、效率的變化趨勢。“↑”表示上升,“↓”表示下降。
連續(xù)模式下,開關ON時,在整流二極管的反向恢復時間(trr)中流過反向電流,并因該反向電流而產(chǎn)生損耗。在低電壓的開關DC/DC轉換中,整流二極管的反向電壓低,反向電流也小,因此一般優(yōu)先考慮輸出紋波電壓和高次諧波的降低等而使用連續(xù)模式。與此相對,在AC/DC轉換中,二極管的反向電壓高,反向電流大,因此一般為了降低損耗而使用無反向電流的不連續(xù)模式。但是,峰值電流會變大,當負載大時有時也會采用連續(xù)模式工作。
兩種模式各有各的優(yōu)缺點,一般50~60W左右以下的程度多選擇不連續(xù)模式。更高的輸出功率時,需要根據(jù)可容許的變壓器尺寸等來考慮、決定。此次的設計案例使用不連續(xù)模式。
審核編輯:湯梓紅
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