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电源技术中的低压大电流开关电源的设计
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更新于2023-03-16
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摘要:随着计算机、通信技术的发展,低电压大电流开关电源成为目前一个重要的研究课题。介绍了一种输出电压为3.3V,输出电流为20A的开关电源的设计过程。 1 引言 开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。随着电源技术的发展,低电压,大电流的开关电源因其技术含量高,应用广,越来越受到人们重视。在开关电源中,正激和反激式有着电路拓扑简单,输入输出电气隔离等优点,广泛应用于中小功率电源变换场合。
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电源技术中的低压大电流开关电源的设计电源技术中的低压大电流开关电源的设计
摘要:随着计算机、通信技术的发展,低电压大电流开关电源成为目前一个重要的研究课题。介绍了一种输出
电压为3.3V,输出电流为20A的开关电源的设计过程。 1 引言 开关电源是利用现代电力电子技术,控制开
关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种
电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开
关电源。随着电源技术的发展,低电压,大电流的开关电源因其技术含量高,应用广,越来越受到人们重视。
在开关电源中,正激和反激式有着电路拓扑简单,输入输出电气隔离等优点,广泛应用于中小功率电源变换场
合。
摘要:随着计算机、通信技术的发展,低电压大电流开关电源成为目前一个重要的研究课题。介绍了一种输出电压为
3.3V,输出电流为20A的开关电源的设计过程。
1 引言引言
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪
90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等
都已广泛地使用了开关电源。随着电源技术的发展,低电压,大电流的开关电源因其技术含量高,应用广,越来越受到人们重
视。在开关电源中,正激和反激式有着电路拓扑简单,输入输出电气隔离等优点,广泛应用于中小功率电源变换场合。跟反激
式相比,正激式变换器变压器铜损较低,同时,正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显,因此,一般认为正激式变换
器适用在低压,大电流,功率较大的场合。
2 基本技术基本技术
2.1 有源钳位技术
正激DC/DC变换器其固有缺点是功率晶体管截止期间高频变压器必须磁复位。以防变压器铁心饱和,因此必须采用专门
的磁复位电路。通常采用的复位方式有三种,即传统的附加绕组法、RCD钳位法、有源钳位法。三种方法各有优缺点:磁复
位绕组法正激变换器的优点是技术成熟可靠,磁化能量可无损地回馈到直流电路中去,可是附加的磁复位绕组使变压器结构复
杂化,变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电路来抑制,占空比D<0.5,功率开关管承受的电压应力与输入电源电压成
正比。RCD钳位正激变换器的优点是磁复位电路简单,占空比D可以大于0.5,功率开关管承受电压应力较低,但大部分磁化能
量消耗在钳位电阻中,因此它一般适用于变换效率不高且价廉的电源变换场合。有源钳位技术是三种技术中效率最高的技术,
它的电路图如图1所示,工作原理如图2所示。在DT时段之前,开关管S1导通,激磁电流iM为负,即从Cr通过S1流向Tr,在
DT阶段,开关管S的驱动脉冲ugs使其导通,同时ugs1=0,使S1关断,在Vin的作用下,激磁电流由负变正,原边功率通过变
压器传到副边,给输出端电感L充电;在(1-D)T时段,ugs=0,S关断,ugs1到来使S1导通,iM通过S1的反并二极管向Cr
充电,在Cr和Tr漏感构成的谐振电路的作用下,iM由正变负,变压器反向激磁。从以上分析中可以看出:有源钳位正激变换
器变压器铁心工作在双向对称磁化状态,提高了铁心利用率,钳位电容的稳态电压随开关占空比而自动调节,因而占空比可大
于50%;Vo一定时,主开关、辅助开关应力随Vin的变化不大;所以,在占空比和开关应力允许的范围内,能够适应较大输入
电压变化范围的情况。不足之处是增加了一个管子,使得电路变得复杂。
图1 有源钳位同步整流正激式电路图


















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