非隔離型降壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計案例-何謂降壓轉(zhuǎn)換器－基本工作及不連續(xù)模式和續(xù)模式

關(guān)于非隔離型AC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計，首先介紹電路工作。舉例的AC/DC轉(zhuǎn)換器，一般是被稱為“Buck Converter(降壓轉(zhuǎn)換器)”的產(chǎn)品。本來“Buck Converter”的意思就是降壓型轉(zhuǎn)換器，是在DC/DC轉(zhuǎn)換器中也使用的稱呼。只是雖然說法較多，但以往的標(biāo)準(zhǔn)型降壓轉(zhuǎn)換器為二極管整流式(非同步式)的，因此存在習(xí)慣性地將二極管整流式的降壓轉(zhuǎn)換器稱為“降壓轉(zhuǎn)換器”的傾向。先不說稱呼了，降壓轉(zhuǎn)換器有幾種降壓方式，本案例中的降壓轉(zhuǎn)換器是前述的二極管整流式。

降壓轉(zhuǎn)換器的工作

下面使用基本的降壓轉(zhuǎn)換器范例，來說明其工作。通過了解基本工作以及電流路徑和各節(jié)點的性質(zhì)，來逐步掌握外圍元器件的選型標(biāo)準(zhǔn)和注意事項。圖中將高邊的晶體管和低邊的二極管替換為開關(guān)，示意性地進(jìn)行說明。電路原理與DC/DC轉(zhuǎn)換器的二極管整流相同，由于直接開關(guān)并降壓轉(zhuǎn)換將AC電壓整流的高電壓，因此作為開關(guān)的晶體管和二極管，需要是高耐壓產(chǎn)品(比如600V耐壓)。

?高邊開關(guān)(晶體管)ON時，

電感L流過電流IL，積蓄能量

?此時，低邊開關(guān)(二極管)OFF

?電感電流IL通過以下公式表示

(ton：導(dǎo)通時間)

?高邊開關(guān)(晶體管)OFF時，

積蓄于電感的能量通過低邊

開關(guān)(二極管)輸出

?此時，高邊開關(guān)(晶體管)OFF

?電感電流IL通過以下公式表示

(toff：關(guān)斷時間)

不連續(xù)模式與連續(xù)模式

開關(guān)工作有兩種模式，即不連續(xù)模式和連續(xù)模式。下表為兩種模式的比較。

比較項目“工作”所示的是流過變壓器初級繞組和次級繞組的電流波形。不連續(xù)模式因電感電流IL存在中斷期間而被稱為“不連續(xù)模式”。而連續(xù)模式則沒有電感電流為零的期間。

箭頭表示兩種模式下電感、整流二極管、開關(guān)晶體管、效率的變化趨勢。“↑”表示上升，“↓”表示下降。

連續(xù)模式下，開關(guān)ON時,在整流二極管的反向恢復(fù)時間(trr)中流過反向電流，并因該反向電流而產(chǎn)生損耗。在低電壓的開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換中，整流二極管的反向電壓低，反向電流也小，因此一般優(yōu)先考慮輸出紋波電壓和高次諧波的降低等而使用連續(xù)模式。與此相對，在AC/DC轉(zhuǎn)換中，二極管的反向電壓高，反向電流大，因此一般為了降低損耗而使用無反向電流的不連續(xù)模式。但是，峰值電流會變大，當(dāng)負(fù)載大時有時也會采用連續(xù)模式工作。

兩種模式各有各的優(yōu)缺點，一般50～60W左右以下的程度多選擇不連續(xù)模式。更高的輸出功率時，需要根據(jù)可容許的變壓器尺寸等來考慮、決定。此次的設(shè)計案例使用不連續(xù)模式。

審核編輯：湯梓紅