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高能量转换效率电源的半桥拓扑和拓扑结构

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发表于 2011-3-30 19:57:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  高能量转换效率电源的半桥拓扑和拓扑结构半桥转换器可以满足更高输出功率的要求。半桥转换器可进行两个四象限操作,降低了原边FET的电流应力,这一点类似于双开关前向转换器。变压器的结构和输出整流比前向拓扑的更为复杂,同前向转换器一样,半桥转换器的开关损耗也是一个很大的问题。
  在商用的高容量系统中采用拓扑其原因是:更高的效率要求和新型的IC使得这些拓扑结构具有了很好的成本效益。有源钳位前向拓扑是一种软开关拓扑,虽然看起来像传统的前向拓扑,但一直以来都被认为难以部署,因此基本上只在非常特定的高功率应用中采用,主要是电信行业。
  在主开关关断的整个时间段内,用与辅助开关并联的电容器对变压器进行复位,避免了在单开关前向设计中的死区时间问题。由于低开关损耗和大于50%的占空比,这种拓扑在整个负载范围内都能实现很高的效率。在扩展的占空比下工作降低了原边电流,减小了开关管上的应力,而且还具有自驱动的同步整流。这种拓扑可以使用低电压也是低成本的MOSFET,在同步整流中是很好的选择。采用有源钳位器件和控制有源钳位FET看起来会增加复杂度,但由于无须采用缓冲器、复位电路,对开关管的各项要求降低了,会抵消所增加的复杂度。
  先进IC极大简化了这种拓扑的部署,在高容量应用中采用这种拓扑可有效地降低器件成本。然而,与双开关前向或半桥转换器相比,有源钳位前向拓扑还是需要较高电压等级的开关管。
  LLC谐振拓扑是最适合需要高输出电压的LCD和等离子电视等应用的技术,与有源钳位拓扑相似,这种拓扑也是一种软开关拓扑,可以实现非常高的效率。这种拓扑不需要电感,从而降低了成本和尺寸,在原边器件上的应力也减小了。这种拓扑也有一些缺点,包括非常复杂的电磁设计、变化的频率和输出电容器中的高纹波电流,而且较难实现宽输入电压。
  ● 原边开关管:对300~400Vdc的输入电压,有源钳位拓扑的原边峰值电流是最低的。1-Sw和2-Sw前向拓扑的等效电流与有源钳位拓扑的电流相近,但由于MOSFET电压等级不同,使得导通损耗要高一些。
  ● 谐振半桥转换器的直流二次侧整流器电压应力是最低的,其次是有源钳位转换器,然后是1-Sw和2-Sw前向转换器。由于开关尖峰的原因,传统拓扑中的二次侧应力还要高。
  ● 由于不需要输出电感,谐振半桥拓扑的电磁设计显然比较简单,然而,变压器的设计难度会大大增加。与传统的前向转换器相比,有源钳位转换器的输出电感的尺寸要小13%左右。
  ● 谐振半桥转换器的输出电容器的电流纹波是最高的。
  ● 有源钳位前向转换器可以实现很高的开关频率(200~300kHz),而硬开关拓扑的开关频率通常低于150kHz。谐振半桥转换器的开关频率是可变的,在满负载和低输出电压情况下,典型的最低频率一般设定在60~70kHz,最高频率可以达到数百千赫兹。
本文来自      http://www.glsheng.net/newsview.asp?ID=645
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