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)
不連續模式與連續模式
開關工作有兩種模式,即不連續模式和連續模式。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。不連續模式因電感電流IL存在中斷期間而被稱為“不連續模式”。而連續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,因此一般優先考慮輸出紋波電壓和高次諧波的降低等而使用連續模式。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模式。但是,峰值電流會變大,當負載大時有時也會采用連續模式工作。
兩種模式各有各的優缺點,一般50~60W左右以下的程度多選擇不連續模式。更高的輸出功率時,需要根據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模式。
審核編輯:湯梓紅
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