應(yīng)用非隔離直流-直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計提高轉(zhuǎn)換效率
應(yīng)用非隔離直流-直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計提高轉(zhuǎn)換效率
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/181120.htm在直流-直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計中,當(dāng)輸入等于輸出時,如果仍然采用輸入與輸出不等時的轉(zhuǎn)換方法,轉(zhuǎn)換效率將得不到提高,此時可用幾種非隔離直流-直流轉(zhuǎn)換方法,包括SEPIC、降壓-升壓法以及降壓升壓電路組合法等。本文分析了其中四種方法,并對典型應(yīng)用中的效率問題進(jìn)行了特別關(guān)注。
大多無隔離輸入-輸出穩(wěn)壓方案都有一個根本缺點,即當(dāng)輸入等于輸出時,和輸入輸出不相等時的情況相比其效率并沒有提高。從一些常用方法如SEPIC、C'uk及降壓+升壓組合電路可以明顯得出這個結(jié)果,即使當(dāng)輸入電壓接近或等于輸出電壓時,它們?nèi)匀徊捎秒妷和耆煌拈_關(guān)模式進(jìn)行處理。
如果控制正確,經(jīng)典的降壓和升壓級聯(lián)電路在輸入接近或等于輸出電壓時其效率應(yīng)該比其它情況更高。這并不是一個新的發(fā)現(xiàn),已有文獻(xiàn)記載且在實際中已有應(yīng)用,但這種應(yīng)用因為不是直流-直流應(yīng)用的主流,所以似乎被人們所忽視了,目前主要用于大型主機(jī)計算機(jī)的高功率三相功率校正系統(tǒng),故其未被列入常見的直流-直流轉(zhuǎn)換技術(shù)之中也并不令人感到驚訝。
下面我們將分析四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即三種降壓+升壓組合電路和一種單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC),在每種情況里都采用典型元件,且都包含寄生損耗。這里沒有包括傳統(tǒng)的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器和C'uk轉(zhuǎn)換器,因為在非隔離電路中輸出和輸入的極性是相反的。
電路結(jié)構(gòu)
圖1到圖4是這幾種電路的原理圖,分別為升壓+降壓、SEPIC、降壓+升壓以及另一種降壓+升壓(兩個開關(guān)同時驅(qū)動)電路,其中D1和D2分別是開關(guān)S1和S2的占空比。下面是詳細(xì)的分析。
1.升壓+降壓轉(zhuǎn)換器
圖1a的電路盡管是四個電路中最復(fù)雜的,卻有幾個優(yōu)點。它的輸入和輸出電流被電感平滑處理,減小了輸入和輸出端的紋波電流以及對電容C1和C3的電流應(yīng)力。但是這一方案也有缺點,電容C2的電流不管是當(dāng)Vin小于Vout時來自CR1還是當(dāng)Vin大于Vout來自S2,它都會有中斷,而且它需要兩個電感。
雖然電路工作時要兩個開關(guān)同時驅(qū)動(其轉(zhuǎn)換方程與圖1d給出的相同),但最有效的控制方法是在需要升壓功能(Vin小于Vout)時通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動S1,同時保持S2導(dǎo)通,而在需要降壓功能(Vin大于Vout)時通過PWM驅(qū)動S2,同時保持S1斷開。這是一個很好的方案,因為當(dāng)Vin=Vout時不需要任何開關(guān)模式功率處理,S1斷開而S2接通,功率只通過直流電路從輸入傳輸?shù)捷敵?,并且?dāng)輸入近似等于輸出時,只需要最小開關(guān)模式的功率處理。
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