DC/DC變換器成品組件在分布式電源中的應(yīng)用

      分布式電源適配器結(jié)構(gòu)(DPA)的堀起增加了對(duì)DC/DC變換器的需求,使大量的變換器成品組件應(yīng)運(yùn)而生?細(xì)心地設(shè)計(jì)這類(lèi)變換器有助于節(jié)省空間?減少元器件數(shù)量?簡(jiǎn)化電源適配器變換器的布局?毫無(wú)疑問(wèn),會(huì)有越來(lái)越多的選用成品組件的方案?當(dāng)然,首先要全面了解并學(xué)會(huì)使用這類(lèi)器件?首要問(wèn)題是選擇隔離型還是非隔離型變換器?無(wú)論是出于安全性考慮還是從性能上考慮,隔離型變換器總是首選?例如,設(shè)計(jì)通信和醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)品時(shí),幾乎毫無(wú)例外地選用隔離型變換器?這些器件還得通過(guò)嚴(yán)格的UL1980安全性標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證?

      然而,安全性并不是惟一原因?在多數(shù)近代對(duì)噪聲敏感的電路中,將負(fù)載隔離起來(lái)是十分必要的,它能減少整個(gè)系統(tǒng)主電源適配器在本地電源適配器上呈現(xiàn)的噪聲?為了達(dá)到這個(gè)目的,自然選擇帶高電流隔離度的變換器?因此,基本輸入一輸出隔離結(jié)構(gòu)可用來(lái)提供簡(jiǎn)單的輸出隔離電源不僅如此,它還可用來(lái)產(chǎn)生各種電壓電平?雙極性電平或非標(biāo)準(zhǔn)電壓?

  在使用隔離變換器時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分了解變換器的標(biāo)稱(chēng)隔離電壓與標(biāo)稱(chēng)工作電壓之間的差別?標(biāo)稱(chēng)隔離電壓定義為器件在規(guī)定時(shí)間周期內(nèi)輸入與輸出間能承受的電壓?該參數(shù)是所用絕緣材料電氣強(qiáng)度的量度?另一方面,標(biāo)稱(chēng)工作電壓定義為器件在隔離處能維持的最大恒定電壓?典型的情況是它較隔離電壓小?從規(guī)定的隔離電壓確定變換器的工作電壓還未有致的結(jié)論,這與各個(gè)器件的結(jié)構(gòu)有關(guān),也與所用的材料有關(guān)?

1.結(jié)構(gòu)形成

      在最基本的水平上,變換器的輸入一輸出隔離可用來(lái)產(chǎn)生不同的電壓電平或雙極性電平,如圖2-77所示?

不僅如此,將隔離后的正輸出端連接至輸入地電平還可產(chǎn)一負(fù)電源適配器?另一種選擇是產(chǎn)生高于主電源適配器的電壓,如圖2-78所示

隔離型DCDC變換器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)   隔離型變換的其他各種結(jié)構(gòu)

       由于輸入與輸出相隔離,輸出邊參考電壓的選擇有相對(duì)的任意性?當(dāng)需要浮置輸出時(shí),0V輸出可連接至輸入地,這樣單端電壓就變換為雙極性電平,其代價(jià)是喪失了變換器的固有隔離性

      這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出,設(shè)計(jì)混合參考電平時(shí),穩(wěn)壓型變換器比非穩(wěn)壓型變換器更需細(xì)心地考慮?前者通常在正輸出電平處備有一個(gè)串聯(lián)穩(wěn)壓器,因而參考隔離地僅在電流返回變換器時(shí)才工作,而通過(guò)外部元件(如二極管與晶體管)時(shí)并不工作

      DC/DC變換器的輸出電流隔離允許多個(gè)變換器串聯(lián)連接,以便產(chǎn)生非標(biāo)準(zhǔn)電壓電平?這是簡(jiǎn)單地將一個(gè)變換器的正輸出與另一個(gè)變換器的負(fù)輸出連接完成的?只要遵循下列原則,即總輸出電流不超過(guò)最大輸出電壓下的各個(gè)變換器標(biāo)稱(chēng)輸出電流,該結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生多種電壓?當(dāng)變換器串聯(lián)時(shí),各個(gè)變換器的開(kāi)關(guān)電路并不同步?因此,必須使用附加濾波器?未加濾波的輸出紋波電壓是各個(gè)變換器紋波電壓之和,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拍頻

      當(dāng)單個(gè)成品變換器不能提供所需的輸出功率時(shí),多個(gè)變換器組件并聯(lián)連接通常是最恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案?采用這種連接總是將同一型號(hào)的變換器并聯(lián)一起?這是因?yàn)椴煌吞?hào)變換器的輸出電壓很難達(dá)到良好的匹配?此外,在連接變換器輸出時(shí),應(yīng)時(shí)刻牢記開(kāi)關(guān)是不同步的?因此,必須采用某種形式的耦合方式?在輸出電壓為12V或15V時(shí),一種可能的方式是采用二極管饋送安排,如圖2-79所示?

      這里,二極管的電壓降不會(huì)明顯影響電路的性能?然而,對(duì)5V電源適配器或9V電源適配器,二極管的電壓降顯得過(guò)大而不適合這種連接方式?

變換器并聯(lián)連接的最理想方式是在輸出端上接串聯(lián)電感,如圖2-80所示?這一方案的電壓損失比采用二極管的連接方式低?同時(shí),只要細(xì)心地選擇電感,并附加一個(gè)外電容,還有助于減少變換器的紋波電壓和拍頻。

 【東莞充電器】