隔离式低压/大电流输出DC/DC变换器中几种副边整流电路的比较

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②全波整流拓扑通常与图11(b)、(c)、(d)对隔离式低压/大电流输出DC/DC变换器中几种副边整流电路的比较备注:m:作为同步整流管使用的MOSFET并联数目;Rds(on):MOSFET导通电阻;

*:根据不同的复位方法,有些拓扑可以工作在D>0.5,但一般折衷优化考虑D<0.5;

**:假定所有的副边绕组均为单匝,括号内数为采用磁集成技术后的数量;

***:假定全波整流拓扑中,两个副边绕组的中间连接在绕组内部完成,括号内的数为采用磁集成技术后的数量;

图11几种原边拓扑

(a)有源钳位(b)对称半桥(c)推挽(d)全桥

****:副边应用同步整流的半波整流方式可以与采用不同复位方法的正激拓扑结合使用,如RCD复位、谐振式复位等。

  半波整流 中心抽头全波整流 倍流整流 备注
占空比D=ton/Ts D<0.5 0<D<1 D<0.5
整流管数量 2m 2m 2m m
整流管总导通损耗 m·IO2Rds(on) m··IO2Rds(on) m··IO2Rds(on) Rds(on)
磁性元件数量 2 2 1  
大电流绕组数 2 3 3(2) **
大电流绕组连接端数量 4 5 6(3) ***
所有磁性元件的总体积  
适用的驱动方式 自驱动方式 外部控制 外部控制  
适用的原边拓扑 正激(有源钳位) 推挽、桥式 推挽、桥式 ****

应的推挽、对称半桥、全桥拓扑相结合,从而获得正负对称的副边电压。

③倍流整流拓扑文献[13]给出正激拓扑与倍流整流拓扑结合使用的拓扑形式—正-反激电路,这种电路在原边主管关断,辅管处于通态时,变压器作为能量源,磁化电流高达IO/2反映到原边值(IO代表负载电流),增加了原边开关的电流应力和损耗,变压器设计也相对复杂。基于以上考虑,本篇未对这一拓扑进行对比选择。

在低压/大电流输出场合,推挽、对称半桥、全桥这些对称的原边拓扑,比较适合与倍流整流拓扑结合使用。

在这三种拓扑中,同等条件下,全桥原边功率管的电流应力和电压应力最低;半桥拓扑原边功率管的电流应力是全桥的两倍,电压应力与全桥相等;推挽拓扑原边功率管的电压应力是全桥的两倍(推挽常因存在漏感问题,使得实际电压应力高于两倍输入电压),电流应力与全桥相等。所以可以推知:今后低压/大电流输出DC/DC变换器,对于12V和48V的推荐总线电压,推挽拓扑更适合于12V总线输入;而半桥更适合于48V总线输入;全桥拓扑兼有功率管电流应力低和电压应力低的优点,但全桥拓扑器件数量相对较多,因而从器件数和整体的简单性这一角度出发,全桥并非最好的选择。但随着高频化的发展趋势,为提高变换效率,必然要求实现原边功率管的软开关,而全桥移相PWMDC/DC变换器则很容易实现主管ZVS的要求,因此在高频、低压/大电流输出DC/DC变换器中,全桥拓扑仍不失为较好的选择。

以上对三种整流电路进行了详细的比较,这里把相关内容作一小结,如表1所列。

4结语

本文针对隔离式低压/大电流输出DC/DC变换器的应用场合,对副边半波整流、全波整流、倍流整流三种整流方式进行了详尽的分析比较,指出各自的优缺点和应用指导,并得出结论:结合磁集成技术和同步整流技术的倍流整流拓扑,特别适用于隔离式低