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5524.com整流电路

开关整流电路是5524.com设计过程中最重要的部分,它的技术是否先进关系着5524.com系统的功能和可靠性。因此,一些5524.com厂家很注重开关整流电路技术性能的改进,其目的是使开关整流电路的可靠性和效率得到很大提高,降低5524.com成本和高频电磁干扰。

倍流整流电路
倍流整流电路在适配器中得到应用,可以提高大电流输出时副边整流电路的效率。常用的倍流整流电路拓扑如图3-34所示。与传统的变压器副边带中心抽头的全波整流电路相比,倍流整流电路有以下优点:减小了变压器副边绕组的电流有效值;变压器利用率较高,无需中心抽头,结构简单;输出电感纹波电流抵消,可以减小输出电压纹波;双电感也更适合于分布式功率耗散的要求。
倍流整流电路拓扑
倍流整流电路可以被看成是由传统的全桥整流电路演变而来的,实际上倍流整流电路也可以由全波整流电路通过拓扑变换得来。倍流整流电路的拓扑结构如图所示,它们的构成元件是相同的,只是其中二极管和电感元件的位置有所不同,但两个电路的功能是等效的。倍流整流电路适用于推挽及桥式功率变换器中变压器副边的高频整流。在图中,变压器的副边绕组产生对称的高频正负方波电压。
当副边绕组的上端电压为正时,副边电流经过L1、C和R、VD2再回到副边绕组;当副边绕组的下端电压为正时,副边电流经过L2、C和R、VD1再回到副边绕组。倍流整流电路按照这一过程,将高频交流方波电压整流为直流输出电压。图3-36所示电路的工作原理与图相同。
与全波整流相比,倍流整流电路中的高频变压器的副边绕组仅需一个单一绕组,不用中心抽头。与桥式整流相比,倍流整流电路使用的二极管数量减少一半。所以说,倍流整流电路是结合全波整流和桥式整流两者优点的新型整流电路。当然,倍流整流电路要多使用一个小输出滤波电感。但此电感的工作频率及输送电流均比全波整流电路的要小一半,因此可做得较小,另外双电感也更适合于分布式功率耗散的要求。对中、大功率的5524.com而言,移相全桥电路是较为常见的电路拓扑形式,在原边电路处于续流状态时,变压器的原边绕组和副边绕组都被短路。
因此,倍流整流电路在稳态运行时,每个开关周期有4种工作模式。为便于分析,做如下假设:高频变压器原、副边匝比为n=N1/N2,忽略高频变压器原、副边漏感,所有器件均为理想器件。可得关键波形如图所示。

(1)模式l[t0~t1]
变压器副边电压UT等于US,极性为正,两个滤波电感的电流IL1和IL2的极性都为正,二极管VD1正向偏置导通,而VD2反向截止。电感L1的电流IL1经二极管VD1和输出电容Co续流,电感L1上的电压UL1为?Uo,极性为负,因此电流IL1线性减小,下降斜率由输出电压Uo和电感L1的比值决定。变压器副边电压UT通过二极管VD1和输出电容Co加到电感L2上,因此电感L2上的电压UL2为US?Uo,极性为正,电流IL2线性增加,上升斜率由变压器副边电压与输出电压的差US?Uo和电感L2的比值决定。变压器的副边电流IT等于IL2,电流Io1为两个滤波电感电流的和(IL1+IL2),由于输出大电容Co的滤波作用,输出电流Io为Io1的直流分量。变压器的副边电流IT等于IL2。
(2)模式2[t1~t2]
变压器副边电压UT为0,两个滤波电感的电流IL1和IL2的极性都为正,二极管VD1和VD2均为正向偏置导通。电感L1的电流IL1经二极管VD1和输出电容Co续流,电感L1上的电压UL1为?U0,极性为负,因此电流IL1线性减小,下降斜率由输出电压Uo和电感L1的比值决定。电感L2的电流IL2经二极管VD2和输出电容Co续流,电感L2上的电压UL2为?Uo,极性为负,因此电流IL2线性减小,下降斜率由输出电压Uo和电感L2的比值决定。变压器的副边电流IT等于0。
(3)模式3[t2~t3]
变压器副边电压UT为?US,极性为负,两个滤波电感的电流IL1和IL2的极性都为正,二极管VD1反向截止,而VD2正向偏置导通。变压器副边电压UT通过二极管VD2和输出电容Co加到电感L1上,因此电感L1上的电压UL1为US?Uo,极性为正,电流IL1线性增加,上升斜率由变压器副边电压与输出电压的差US?Uo和电感L1的比值决定。电感L2的电流IL2经二极管VD2和输出电容Co续流,电感L2上的电压UL2为?Uo,极性为负,因此电流IL2线性减小,下降斜率由输出电压Uo和电感L2的比值决定。变压器的副边电流IT等于?IL1。
(4)模式4[t3~t4]
模式4与模式2的工作状态相同,变压器副边电压UT为0,两个滤波电感的电流IL1和IL2的极性都为正,二极管VD1和VD2均为正向偏置导通。电感L1的电流IL1经二极管VD1和输出电容Co续流,电感L1上的电压UL1为?Uo,极性为负,因此电流IL1线性减小,下降斜率由输出电压Uo和电感L1的比值决定。电感L2的电流IL2经二极管VD2和输出电容Co续流,电感L2上的电压UL2为?Uo,极性为负,因此电流IL2线性减小,下降斜率由输出电压Uo和电感L2的比值决定。变压器的副边电流IT等于0。
从倍流整流电路的具体工作波形(见图3-37)可以得到如下几点。
①高频变压器副边平均输送电流仅为输出负载电流的一半。
②滤波电感平均输送电流仅为输出负载电流的一半,输出负载电流由两个电感同时分担,每个滤波电感的工作频率都等于高频变压器的频率。
③当一个电感在高频变压器副边的电压驱动下通过副边输送一半负载电流时,另一个电感也输送着相对于输出负载电流相同方向的另一半续流电流,且此续流电流通过副边绕组。由于此续流电流仅为输出负载电流的一半,当副边电压再次改变极性时,此续流二极管的反向恢复尖峰电流较小。两个二极管上的续流电流在死区期间是均衡分布的。

1.倍流整流电路的正常工作条件
无效整流纯电感回路的工作抑制条件为:

式中:L为L1或L2;ω为开关频率f的2π倍,即ω=2πf。
在图所示的波形中要保证L1及L2中的电流始终为正值,必须满足如下条件。①要有足够大的电感值,以保证电感纹波电流的波动值不大。②要保证两个滤波电感中的电流均等变化。2.倍流整流电路拓扑的优缺点
(1)倍流整流电路拓扑的优点
①高频变压器的副边仅需单一绕组,不需要变压器中心抽头,而且变压器仅需输送近似一半的输出电流,使得变压器的结构更简单。相比较而言,桥式整流虽然也是采用单一副边绕组,但使用的二极管数量多一倍;全波整流虽然使用的二极管少,但副边绕组需要中心抽头,制作复杂。
②在开关死区时,副边输出(电感)电流基本上不通过高频变压器的副边绕组续流,而且不会影响原边性能,包括影响占空比的变化。
③具有两种等效的电路拓扑结构可供变换选择。
④输出滤波电感可以做得较小,较适合于分布式功率耗散。因为倍流整流电路的滤波电感的工作频率为全波整流滤波电感的一半,等于5524.com中变压器的工作频率,而且滤波电感输送一半的直流输出电流,倍流整流电路的滤波电感可以比全波整流电路的电感做得更小。

(2)倍流整流电路拓扑的缺点
①需要两个输出电感(比全波及桥式整流多用一个电感)。
②需要采用电流模式控制来保证两个滤电感中的电流均等。
③在副边存在一个不通过输出负载的无效整流电感回路,因此倍流整流电路存在一个正常工作条件的要求。
综上所述,倍流整流电路是一种较传统的全波和全桥整流电路性能更优越的整流电路方案,它在实际应用中有广泛的前景,尤其是在电流控制的大功率应用的情况下。但它又有着自身的特性,因此,在应用时需注意如下两点。
①必须满足参数条件,并且要以电流模式控制以保证两个电感中的电流均衡。
②实际电路的变压器设计与全桥和全波整流的情况不一样,它的原、副边变比必须减小,并留有足够的裕量,因此并不能与全桥和全波整流的变压器互换。


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| 发布时间:2019.06.06    来源:5524.com厂家
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