開關(guān)電源主電路拓撲結(jié)構(gòu)的分析與比較

3 隔離開關(guān)轉(zhuǎn)換器

隔離式是指輸入端與輸出端電氣不相通，通過脈沖變壓器的磁耦合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離。隔離式又可分為以下幾種拓撲結(jié)構(gòu)。

3.1單端反激式DC/DC轉(zhuǎn)換器

開關(guān)電源電路中所謂的單端是指轉(zhuǎn)換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激是指當(dāng)功率調(diào)整管T導(dǎo)通時，變壓器N在初級繞組中儲存能量;當(dāng)功率調(diào)整管T 截止時，變壓器N通過次級繞組向負載傳遞能量。即原/副邊交錯通斷。這樣可以避免變壓器磁能被積累的問題，但是由于變壓器存在漏感，將在原邊形成電壓尖峰，可能擊穿調(diào)整管T，因此需要設(shè)置RCD緩沖電路。單端反激式DC/DC轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。反激電路不應(yīng)工作于負載開路狀態(tài)。

當(dāng)工作于電流連續(xù)模式時，單端正激式DC/DC轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。從電路原理圖上看，正激式與反激式很相似，表面上只是變壓器同名端的區(qū)別，但工作過程不同。當(dāng)T導(dǎo)通時，變壓器N的初級和次級繞組同時導(dǎo)通，向負載傳送能量，濾波電感L儲存能量;當(dāng)T截止時，電感L通過二極管D1繼續(xù)向負載釋放能量。

圖5 單端反激式DC/DC轉(zhuǎn)換電路

該電路的最大問題是：功率管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)功率管關(guān)斷時，脈沖變壓器處于“空載”狀態(tài)，其中儲存的磁能將被積累到下一個周期，直至電感器飽和，可能會使功率調(diào)整管燒毀。

圖6 單端正激式DC/DC轉(zhuǎn)換電路

在輸出濾波電感電流連續(xù)的情況下：

(5)

如果輸出電感電路電流不連續(xù)，輸出電壓UO將高于上式的計算值，并隨負載減小而升高，在負載為零的極限情況下：

(6)

3.3推挽式DC/DC轉(zhuǎn)換器

推挽式DC/DC轉(zhuǎn)換電路如圖7所示。這種電路結(jié)構(gòu)的特點是：變壓器原邊是兩個對稱線圈，兩只功率調(diào)整管接成對稱關(guān)系，輪流通斷，工作過程類似于線性放大電路中的乙類推挽功率放大器。

圖7 推挽式DC/DC轉(zhuǎn)換電路

主要優(yōu)點：高頻變壓器磁芯利用率高(與單端電路相比)、電源電壓利用率高(與后面要敘述的半橋電路相比)、輸出功率大、兩管基極均為低電平，驅(qū)動電路簡單。

該電路的主要缺點是：電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高，變壓器繞組利用率低，對功率管的耐壓要求比較高。