开关电源的推挽拓扑结构

发表于 2019-07-19 08:55:37 收藏 已收藏
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开关电源的推挽拓扑结构

发表于 2019-07-19 08:55:37
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  整流输出推挽式变压器开关电源,由于两个开关管轮流交替工作,相当于两个开关电源同时输出功率,其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端,相对于半桥式或全桥式开关电源来说,驱动电路要简单很多。

  推挽式开关电源设计中基础拓扑结构之一 

  推挽电路就是两个不同极性晶体管连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率管每次只有一个导通,所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。 

  如果输出级有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态,也就是两个三极管推挽相连,这样的电路结构称为推挽式电路或图腾柱(Totem-pole)输出电路。

  

开关电源的推挽拓扑结构

  上图为推挽变换器原理图。推挽变压器有两个三极管在交替开关,已达到比单管工作电路的输出功率,由于初级线圈的中心抽头接在输入电源的正极,这样当一边三极管导通时,另一边的三极管要承受耐压与两倍的电源电压,这对晶体管要求较高。 优点:  结构简单,开关变压器磁芯利用率高,推挽电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小。 缺点:  变压器带有中心抽头,而且开关管的承受电压较高;由于变压器原边漏感的存在,功率开关管关断的瞬间,漏感极会产生较大的电压尖峰,另外输入电流纹波较大,因而输入滤波器的体积较大。 

 

开关电源的推挽拓扑结构

  主流IC  SG3525是美国硅通用半导体公司推出的一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠、方便灵活,输出驱动我推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。  IR2110 是美国IR公司生产的一款驱动器。它兼有光耦隔离(体积小)和电磁隔离(速度快)的优点,是中小功率变换器装置中驱动器件的首选品种。  UC3846 采用定频电流模式控制,改善了系统的线电压调节率和负载响应特性,简化了控制环路的设计。  IR2112S 是IR公司一款推挽式驱动器,它是高电压、高放大率MOSFET和带独立的推挽放大器,为了自举工作方式,门驱动器供电范围从10V到20V。

  工程师推荐:电流馈电推挽式逆变电路图设计  电流馈电推挽式逆变电路如图1所示,图中直流电压经电感L1送到变压器Tr的中心抽头,L1与跨接余Tr初级绕组两端的电容C2组成手续谐振电路,R1、R2、C1组成启动电路,其原理同图2,由于Np与Nb的正反馈作用,驱动VT1、VT2轮流交替导通。

  

开关电源的推挽拓扑结构

  在这个电路中,开关晶体管集电极所承受的最高电压约为直流电压VDC的π倍。对于市电压为110V/120V/127V的地区,采用这种电路是合适的。本电路晶体管输出亦为正弦电压。即使负载开路式短路,负载变化很大,逆变器任然可以连续工作,如图1、2中即使一个灯管失效,电路仍能正常工作。  Motorola公司1996年生产的一带二灯的电子整流器就是采用这种电路模式,器具体电路如图2所示。 

  

开关电源的推挽拓扑结构

  图中C1、R1及VD组成启动电路,高频逆变电路由VT1、VT2、变压器Tr、C2等组成,由变压器提供正反馈,使得VT1、VT2轮流交替导通与截止。

  推挽电路仿真及解析

  

开关电源的推挽拓扑结构

  电路中的负载部分加了一个1欧的电阻,输入端为直流100V直流电源,输出的电压的值为0.0782V,电流的值为0.07819A,仿真出的波形:

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