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一种数控有源钳位吸收器实现高可靠性DC-DC功率转换


时间:2017-12-07 作者:仪商网
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使用因子2是因为考虑的只是半个开关周期,对于全桥或半桥 拓扑结构,该过程发生两次。另外,在图1中,由于两个开关 关闭,所以反向恢复电荷会增加一倍。因此,总电流为:




其中,在全桥配置下,C为2;在中心抽头配置下,C为1;N为 并联的MOSFET数目。这是通过有源吸收器开关的平均电流。

数字实现

有源钳位吸收器的数字实现有两个控制:控制1是吸收器延 迟(自触发器边沿的吸收器PWM边沿中的可调延迟)。控制2 为吸收器PWM导通时间。触发点为H桥对边引脚原边PWM上升 沿的逻辑OR(如OUTC和OUTD)。吸收器PWM并不要求像主控 PWM分辨率一样高的分辨率(如125 ps)。结果,触发所需时 钟能支持较慢的速率(5 ns分辨率),这样还能节能(40倍系 数)。这一概念也可以运用到副边上有中心抽头的功率转换拓 扑结构。另外,该概念也可以用于单个开关,在这些开关中, 每个功率晶体管上会放置一个分立式有源钳位开关吸收器单 元。在这种情况下,有源钳位FET的驱动信号取自同步整流器 的下降沿。


图5. 吸收器PWM的数字实现


ADP1055数字控制器提供了实现这一目标的必要工具。借助直观 简单的图形用户界面,只需几分钟就能完成有源钳位吸收器的 优化。ADP1055提供了两个选项来设置吸收器PWM,即通过SR1 和SR2的逻辑组合或通过OUTC和OUTD信号的逻辑组合。在两种 情况下,可以用两个选项配置吸收器PWM,如图6和图7所示。 在上述所有情景下,都可以用吸收器延迟(设置死区时间)和 吸收器导通时间微调优化参数。借助两个信号的逻辑组合和极 性选择功能,用户完全可以自由地选择适当的吸收器组合。



图6. 使用选项1(SR1和SR2)的吸收器时序



图7. 使用选项2(OUTC和OUTD)的吸收器时序


全桥拓扑结构的实验结果

为了进行实验验证,选择的隔离式DC-DC转换器,其额定输入 为48 V,额定输出为12 V、20 A,开关频率为125 kHz。拓扑结构 为全桥,带一个副边,如图1所示。
图8展示了使用不正确的吸收器导通时间会导致多余振铃,同时 还展示了同步MOSFET的振荡漏极电压,后者也反映在原边电流 中。前沿尖峰也很严重,会导致不必要的EMI。


图8. 过多的吸收器导通时间


图9所示为优化的吸收器导通时间,其中,在同步MOSFET的漏 极电压上无振铃。同时,前沿尖峰也几乎消除了。


关键词:功率转换器 有源钳位 吸收器    浏览量:373

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