DCDC模块电源常用的电路形式

DC/DC模块电源常用的电路形式目前一页\总数三十九页\编于十二点开关电源功率电路分析要点电容的电压不能突变,电感的电流不能突变流经电容的电流平均值为零,电感两端电压的平均值为零理想变压器电压与匝数成比且同名同极性,电流与匝数成反比且点进点出电容恒流充电的公式为,电感恒压储能的公式为变压器与电感的伏秒积必须平衡目前二页\总数三十九页\编于十二点Buck-Boost电路工作原理：VinVoDLIoS1S1S2ULILVin-VoIoD1-DT根据L的伏秒平衡原则：Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)TVo=Vin*D/(1-D)-2VdL*ΔIo=(Vo-2Vd)(1-D)TVds1根据L在(1-D)T时间的基本方程：ΔIo=(Vo-2Vd)(1-D)T/LDS2Vds2VinVo目前三页\总数三十九页\编于十二点Vo/Vin=D/(1-D)Buck-Boost电路的输入输出关系：目前四页\总数三十九页\编于十二点三种基本的非隔离开关电源：VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin*D/(1-D)Vo=Vin*DVo=Vin/(1-D)Vo<Vin,降压型电路Vo>Vin,升压型电路Vo<Vin,当D<0.5Vo>Vin当D>0.5

升降压型电路目前五页\总数三十九页\编于十二点三种基本的隔离开关电源：VinVoSLmDVinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型变换器反激型变换器桥式变换器目前六页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）工作原理（电流连续模式）：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVo根据变压器的伏秒平衡：ImIoVinVoGDSLmDn:1CoVLVin-nVoID-p目前七页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）工作原理（电流断续模式）：VgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nVo根据变压器的伏秒平衡：ImIoVinVoGDSLmDn:1CoVLVin-nVo’ID-p-nVo根据能量守恒：目前八页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）工作原理：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrVLVin-nVoID-pVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo目前九页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）工作原理：IoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLkVcRPloss=(Vc)2/R目前十页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）工作原理：VgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrICoID-pΔVo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo-IoVo根据Co在DT时间的基本方程：目前十一页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）工作原理：VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1多路输出的反激变换器：减小交叉调整率的措施：尽量减少两个绕组之间的漏感。在辅助输出一路中加入尖峰抑制器（饱和电感）主路输出工作于电流连续模式。采用双路加权反馈的控制方式反馈控制目前十二页\总数三十九页\编于十二点反激变换器（Flyback）特征总结：VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1缺点：输出纹波电流大。输出控制特性非线性。通常需要辅助的吸收回路。转换效率较低。反馈控制优点：电路简单。输入电压范围广。容易实现多路输出。目前十三页\总数三十九页\编于十二点谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLoGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t5目前十四页\总数三十九页\编于十二点谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t5目前十五页\总数三十九页\编于十二点谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t5目前十六页\总数三十九页\编于十二点谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5Lm,Cr的选取原则：目前十七页\总数三十九页\编于十二点谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)：Ion:1VinVoLGDSVgsILVdsD1-DTIpVLIoVin/n-Vo-VoImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根据电感的伏秒平衡：Vo=VinD/n目前十八页\总数三十九页\编于十二点谐振复位正激变换器（ResonantResetForward)特征：VinVoCr缺点：原边开管电压应力较高。谐振电容的损耗大。宽范围输入效率很难兼顾。优点：电路简单。线性输出控制特性。不需要辅助的吸收回路。VinVoCrVinVoCr目前十九页\总数三十九页\编于十二点S1,S2VpVinDVds100

>50%DutyCycleZVSforLowsideswitchExcitingResetResonantResetDualSwitchForwardVinLS2S1Sa1CrD1D2目前二十页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDTIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLkCrt0t1t2t3t4Ip[t0,t1]t5S1S1Sa1-D+VT-目前二十一页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t1,t2]t5S1S1Sa1-D+VT-*副边电压的死区跟Lk和Io有关，跟原边开管的死区无关目前二十二页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t2,t3]t5S1S1Sa1-D+VT-Sa在零电压条件下开通*原边开管的死区时间需满足：目前二十三页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t3,t4]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁电流反向，变压器被复位目前二十四页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t4,t5]t5S1S1Sa1-D+VT-激磁电流对主开关的输出电容放电。t6=t0目前二十五页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ip[t5,t6]t5S1S1Sa1-D+VT-t5时刻副边二极管钳位主开关的输出电容放电结束。t6时刻新的周期开始t6=t0目前二十六页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Ion:1VinVoLoGDSSaILVdsDIpVTIoVin/n-Vc/nImVinΔIL

ILLmLk-Vc+t0t1t2t3t4Ipt5S1S1Sa1-D+VT-t6=t0(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T根据电感的伏秒平衡：Vo=VinD/nVinDT=Vc(1-D)T根据变压器的伏秒平衡：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vc+VinVds=Vin/(1-D)目前二十七页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：Vc=VinD/(1-D)Vds=Vin/(1-D)Vin目前二十八页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)特征：VinVoVinVoVinVoSaSaSa缺点：钳位电压建立较慢，启动过程变压器易偏磁。对输入电压的动态响应慢。优点：变压器最优化复位（电压应力低）。输入电压范围宽。线性输出控制特性。不需要辅助的吸收回路。目前二十九页\总数三十九页\编于十二点有源钳位正激变换器（ActiveClampedForward)：AsymmetricalFullBridgeDC/DCConverter目前三十页\总数三十九页\编于十二点VinVoLS1D1D2S2半桥变换器桥式变换器（BridgeTypeConverter)：VinVoLS1D1D2S2全桥变换器VinVoLS1D1D2S2推挽变换器VinVoS1D2S2半桥变换器（倍流整流）目前三十一页\总数三十九页\编于十二点VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoCBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vc[t0,t1]变换器正半周工作，Ip,Im增加；Vc减少。C1C1目前三十二页\总数三十九页\编于十二点VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t1,t2]S1关断，变压器副边续流，原边漏感能量被S2体二极管钳位。目前三十三页\总数三十九页\编于十二点VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoBVTS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2VcC1CC1Vin/2[t2,t3]S1，S2全部关断，变压器副边续流，Lm保持不变，D1,D2电流之差为Lm。目前三十四页\总数三十九页\编于十二点VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t3,t4]变换器负半周工作，Ip,Im减少；Vc增加。目前三十五页\总数三十九页\编于十二点VinVoLoS1D1D2S2桥式变换器（BridgeTypeConverter)：n:1+1LmLkIpIoABS1ILVds1DIpVTIoVin/2n-Vin/2nImVinΔIL

t0t1t2t3t4t5S2Dt6=t0T/2T/2Vin/2VTVc[t4,t5]S2关断，变压器副边续流，原边漏感能量被S1体二极管钳位。目前三十六页\总数三十九页\编于十二点VinVoLoS1D1D2S2桥式变