全橋變換器

全橋變換器提供了一個高效率的孤立功率轉(zhuǎn)換解決方案( 圖1 )。在此拓撲結(jié)構(gòu)中,控制方法的選擇將影響轉(zhuǎn)換器的整體性能。大多數(shù)工程師只考慮硬切換全橋(HSFB)或相轉(zhuǎn)換全橋(PSFB)。在這個電源提示中,我將演示一個簡單的修改,脈沖寬度調(diào)制控制全橋,可以提高效率,實現(xiàn)零電壓開關(guān)和消除共振環(huán)變壓器繞組。

圖1 同步HSFB轉(zhuǎn)換器功率級的實例。

HSFB

一個HSFB轉(zhuǎn)換器使用兩個輸出信號(OTAA和OTOB),這兩個信號是180度的離相,以控制在原始側(cè)橋上的對角對Fts,如圖1所示。控制器允許有三個主要方面的情況:最高和最低,最高和最低,以及最低和最低。為了保持調(diào)節(jié),控制器調(diào)節(jié)每個狀態(tài)下的時間比例。

圖2 顯示(從下到上)輸出信號、主橋兩側(cè)的開關(guān)-節(jié)點電壓和主繞組電流。當輸出電壓和輸出電壓都很低時,開關(guān)節(jié)點在中斷時間返回到輸入電壓的一半。

圖2 傳統(tǒng)配置,在主側(cè)對側(cè)駕駛(1頭S/div)。

在死機期間,當沒有原基側(cè)電流時,二次電流將繼續(xù)通過同步整流器進入自由輪。此時,在主側(cè)儲存的泄漏能量與原側(cè)費茨的輸出電容發(fā)生共振,當輸出量或輸出量降低時,會產(chǎn)生一個大的泄漏尖峰。這種共振影響到所有四個費茨的主要方面。 圖3 顯示漏柱有多大。在實際操作中,一個大的泄漏尖峰可能需要使用高電壓元件。

圖3 具有傳統(tǒng)配置的主開關(guān)節(jié)點(400NS/div)。

具有互補邏輯的替代方法

另一種方法是用互補邏輯控制橋的每一個部分的主功能。在該方法中,PBM高將高側(cè)FET打開,而PBM低將低側(cè)FET打開。 圖4 顯示使用此方法的圖表。

圖4 同步ZVM全橋變換功率級的實例。資料來源:德克薩斯儀器公司

圖5 顯示了此方法的壓波M、開關(guān)節(jié)點電壓和主電流。由于在主橋的兩側(cè)都有互補的信號,現(xiàn)在在死機的時間里,這兩個低面費茨都在工作。這使主電流能夠在傳統(tǒng)方法中過去的死機時間內(nèi)繼續(xù)通過兩個低平面的快門。

圖5 在主側(cè)駕駛車胎的輔助PWMS(1輛車S/DIN)。

主側(cè)的自由旋轉(zhuǎn)電流有許多好處。首先,原源方費茨實現(xiàn)了ZVM。 圖6 展示了在ZDH事件期間,全橋一側(cè)的主開關(guān)節(jié)點和PBM邏輯。在引入氣門驅(qū)動信號之前,出電源電壓降至零,這意味著ZVM。

圖6 主開關(guān)節(jié)點具有互補的壓水堆結(jié)構(gòu)(400NS/div)。

另一個好處是整個轉(zhuǎn)換器的噪音較少.圖3至圖6的主開關(guān)管波形中的大泄漏釘和共振鈴聲被消除。該二次整流器在改變主整流器后也降低了噪聲,從而獲得ZDH。

圖7 比較兩個設計選項的次級整流器的排電源電壓。HSFB的變化明顯地增加了鈴聲,需要一個緩沖器來緩解壓力,而犧牲了整體系統(tǒng)效率的降低。在主系統(tǒng)上轉(zhuǎn)換為ZVM會減少次級FET的鈴聲。仍然存在泄漏尖峰,但是在這種情況下,二極管夾緊電路比緩沖器更合適。

圖7 常規(guī)配置(400ns/div)(左);使用互補的PWM信號(1.00μs/div)(右)。

A改進的HSFB參考設計

僅引入ZDH就能提高負載條件下的效率。 圖8 比較改進的HSFB參考設計,它在主數(shù)據(jù)端使用了ZDH邏輯,該初始數(shù)據(jù)是HSFB。對主要FET的邏輯是唯一的改變;對初級端FET驅(qū)動程序的優(yōu)化和對二級保護電路的改進將進一步增加這一方法的好處。

圖8 傳統(tǒng)的和壓水管配置的總功率與輸出功率的對比。

使用互補邏輯

在全橋變換器上使用互補邏輯,可以實現(xiàn)主FTS。該方法對系統(tǒng)效率有很多好處,且易于實施.