错位降压对小输出功率AC/DC电源模块转换有哪些优势?

发布时间:2020-05-13 11:15:22     浏览:1885

针对离线电源模块而言,反激拓扑结构是一种合理性的解决方案。然而,一旦设计方案的终端设备应用领域不需要隔离,那么与之相比较,离线错位降压拓扑结构具备更高的高效率,而且BOM总量更少。

离线式电源模块是最常用的电源模块之一,也称之为交流电源模块。伴随着越来越多的产品将常见的日常功能集合在内,各个领域对输出工作能力在1W以下的小输出功率离线转换器的要求也越来越大。针对这些应用领域,最重要的设计方案方面是高效率、集成和低成本。

在确定拓扑结构时,反激拓扑结构通常是所有小输出功率离线转换器的最佳选择。然而,一旦不需要隔离,这就将会不是最好的方法。如果终端设备是一个智能灯开关,消费者能够利用智能手机的app开展操纵,那么在这些情况下,消费者在操作流程中不太可能接触到暴露的工作电压,因而就不需要隔离。

针对离线电源模块而言,反激拓扑结构是一种合理性的解决方案,由于其物料清单(BOM)总量较少,仅有少部分输出功率级元器件,而且电力变压器在设计方案上能够解决较宽的输入工作电压范围。然而,一旦设计方案的终端设备应用领域不需要隔离呢?如果是那样的话,充分考虑到输入是离线的,设计方案人员将会依然愿意应用反激拓扑结构。带集成化场效应晶体管(FET)和初中级侧调整的智能控制器能够建立小型的反激解决方案。

应用UCC28910反激开关电源电路模块IC的非隔离反激设计方案,可将AC转换为DC,但离线错位拓扑结构能够更有效地完成各项任务。

错位降压的输出功率级和反激电源模块一样,它包括两个电子开关、一个磁性元器件(是一个输出功率电感器而不是电力变压器)和两个电力电容器。简而言之,错位降压拓扑结构相似于降压转换器。电源开关产生一个接近输入工作电压和地之间的电源开关波型,随后利用电感电容互联网滤波。区别取决于输出电压稳压成低于输入工作电压的电位差。即便输出“浮动”在输入工作电压以下,它依然能够正常为下游电子线路供电系统。

FET设置在低侧,反激智能控制器就可以直接对它驱动。错位降压拓扑结构应用UCC28910反激开关电源电路模块IC设计方案。1:1耦合电感器充当磁电子开关。一次电机绕线充当输出功率级的电感器。二次电机绕线为智能控制器提供定时和输出电压调整信息,并为智能控制器的本地偏置电源模块(VDD)电力电容器充电。

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反激拓扑结构的一个缺陷是能量转换按照电力变压器传递的形式。这类拓扑结构在FET的导通时间段内将能量转换储存在气隙中,随后在FET的关闭时间段内将其传输数据到次级。实际的电力变压器在初级侧会出现一定的漏感。当能量转移到次级侧时,剩余的能量转换会储存在漏感中。这个能量转换是不能用的,必须使用齐纳二极管或电阻电容互联网开展损耗。

在降压拓扑结构中,短路能在FET的关闭时间段内按照二极管D7传递到输出端。如此能够降低电子元器件数量并提高工作效率。

另一个区别是每一个磁性元器件的设计和传输数据损耗。由于错位降压拓扑结构只有一个绕阻来传输数据电磁能,因而各种的电磁能传输数据电流量都会按照它,这就完成了良好的铜使用率。反激拓扑结构则不具备这么好的铜使用率。当FET导通时,电流量按照一次绕阻,而二次绕阻中却没有。当FET关闭时,电流量按照二次绕阻,而一次绕阻中却没有。因而,在反激式设计中,电力变压器要储存大量的能量转换,并且必须使用大量的铜来提供同样的额定功率。

对具备同样输入、输出规格型号的降压转化器电感器和反激电力变压器的原、副边绕阻的电流量波型开展了相对比较。降压转化器电感器的波型在左侧的单独蓝色框中,反激转化器的原、副边绕阻在右侧的两个红色框中。

针对各种波型而言,传输数据损耗能够按均方根电流量的平方乘以绕阻电阻的形式来估算。由于降压转化器只有一个绕阻,因而磁场中的总传输数据损耗便是这一个绕阻的损耗。尽管,反激转化器的总传输数据损耗是原、副边绕阻损耗之和。除此之外,在同样的功率水平下,反激转化器中磁性元器件的物理规格要比错位降压设计更大。

按照计算,错位降压设计所需储存的电磁能仅为反激设计的1/4。因而,与同样功率的反激设计相比较,错位降压设计的规格要小得多。

当无需隔离时,反激拓扑结构并不总是小功率离线应用领域的最佳解决方案。错位降压拓扑结构由于能够使用更小的电力变压器/电感器,因而能够提供更强的效率和更低的BOM成本费用。针对电力电子行业领域的设计工作人员而言,针对给定的规格型号,必须要考虑各种可能的拓扑结构解决方案,进而明确最佳配对。

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