電流型自驅(qū)動(dòng)同步整流
發(fā)布時(shí)間:2008/10/9 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):997
早在十幾年前電流型自驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)就已經(jīng)被提出來(lái)了,但那時(shí)開(kāi)發(fā)采用mos管的sr dc/dc pwm轉(zhuǎn)換器,開(kāi)關(guān)頻率還比較低,只有25 khz,現(xiàn)在已有幾百千赫。圖1 所示為早期電流型自驅(qū)動(dòng)sr的電路框圖。
圖中電流檢測(cè)元件可以用電流互感器,初級(jí)繞組w1與sr串聯(lián),檢測(cè)出流過(guò)sr的電流;次級(jí)繞組w2(經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓鉗位電路,圖中未畫(huà)出)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓,接到sr的g、s端。在正向電流流過(guò)時(shí),sr導(dǎo)通;在電流反向時(shí),sr關(guān)斷。電流檢測(cè)元件有附加損耗,因此應(yīng)盡量減小檢測(cè)元件的電壓降。1999年我國(guó)香港大學(xué)電力電子研究室提出了一種有能量回饋(energy recovery)的電流型自驅(qū)動(dòng)sr方案,如圖2(a)所示。其性能接近于一個(gè)理想二極管,稱為“有源二極管”(active di。de)。
在驅(qū)動(dòng)電路框圖中有電流檢測(cè)和能量回饋電路。電流型自驅(qū)動(dòng)m可以看成是一個(gè)有源二端元件,用圖2(b)所示的電路圖形符號(hào)表示電流型自驅(qū)動(dòng)的有源二極管及其陽(yáng)極a和陰極k。
圖3所示為能量回饋電流型自驅(qū)動(dòng)皿的具體實(shí)現(xiàn)電路。圖中電流檢測(cè)及能量回饋由一個(gè)電流互感器實(shí)現(xiàn),它有四個(gè)繞組:電流檢測(cè)繞組w1、驅(qū)動(dòng)繞組w2、能量回饋繞組w3、磁復(fù)位繞組w4,,繞組w3、w4回路中分別串聯(lián)有二極管d1及d2,uo。為電壓源,它可以是轉(zhuǎn)換器電路中的任何一個(gè)直流電壓,如輸出電壓。強(qiáng)導(dǎo)通前,正向電流流過(guò)sr體二極管,由mos管源極(有源二極管陽(yáng)極)流向漏極(有源二極管陰極),繞組w1檢測(cè)流過(guò)sr的電流方向,在繞組w2中感應(yīng)產(chǎn)生出驅(qū)動(dòng)電壓,sr導(dǎo)通。繞組w3的電壓上升,使二極管d1導(dǎo)通,電流檢測(cè)元件所有的能量饋送到直流電壓源uo中。當(dāng)sr中的正向電流降為零,并趨向于反向時(shí),二極管d1封鎖,碭導(dǎo)通,電流互感器磁心復(fù)位,磁場(chǎng)的儲(chǔ)能回饋到直流電壓源u。中。sr的門(mén)極電壓變負(fù)。sr關(guān)斷,和理想的二極管一樣,反向電流不能通過(guò)。
圖1 早期的電流型自驅(qū)動(dòng)弘電路框圖
圖2 能量回饋電流型 自驅(qū)動(dòng)sr(有源二極管)
圖3 能量回饋電流型自驅(qū)動(dòng)電路的具體實(shí)現(xiàn)
電流互感器的繞組w3、w4上的電壓鉗位在uo,w2/w1可以減少,因此可以有更大的驅(qū)動(dòng)電流,使sr更快地導(dǎo)通,可以工作在更高的頻率。
圖7所示的能量回饋電流型自驅(qū)動(dòng)sr可以直接取代sbd或frd,應(yīng)用于正激式、反激式、推挽式和半橋式pwm轉(zhuǎn)換器及諧振轉(zhuǎn)換器等各種電路中。當(dāng)應(yīng)用于輸人電壓變化范圍寬的場(chǎng)合時(shí),驅(qū)動(dòng)電壓仍保持恒定。
電流型自驅(qū)動(dòng)同步整流驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)波形無(wú)死區(qū),驅(qū)動(dòng)工作不受輸入電壓變化的影響,驅(qū)動(dòng)電路工作與主電路形式無(wú)關(guān),可以應(yīng)用于并聯(lián)工作的dc/dc pwm轉(zhuǎn)換器,不會(huì)出現(xiàn)某個(gè)轉(zhuǎn)換器吸收功率,而導(dǎo)致電路損壞等。
以上介紹了三種同步整流驅(qū)動(dòng)方式,它們各自的優(yōu)、缺點(diǎn),到底采用哪一種同步整流驅(qū)動(dòng)方式更合適,要視具體的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器電路及要求而定。
此外,圖4還比較了重載和輕載時(shí)采用電壓型自驅(qū)動(dòng)同步整流皿的電流波形和sbd的電流波形,曲于同步整流管是一個(gè)雙向開(kāi)關(guān),電流可以雙向流通,因此相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器只能有連續(xù)的工作模式,也就是說(shuō)在輕載時(shí)也不會(huì)變成斷續(xù)模式,如圖4(b)所示。因此在負(fù)載變化的范圍內(nèi),由于轉(zhuǎn)換器的占空比變化范圍小,所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,但欲在輕載時(shí)的轉(zhuǎn)換效率卻低于sbd整流電路。這時(shí),同步整流管通常采用電壓自驅(qū)動(dòng)或控制驅(qū)動(dòng)。
在有源二極管方式下工作的同步整流管,只有正向電流可以流通,和二極管是一樣的,此時(shí)同步整流管一般采用電流自驅(qū)動(dòng):當(dāng)有正向電流時(shí),控制sr導(dǎo)通,當(dāng)電流降到零或?qū)⒁聪驎r(shí),關(guān)斷sr。
圖4 整流二極管sbd和同步整流管sr的電流波形
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早在十幾年前電流型自驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)就已經(jīng)被提出來(lái)了,但那時(shí)開(kāi)發(fā)采用mos管的sr dc/dc pwm轉(zhuǎn)換器,開(kāi)關(guān)頻率還比較低,只有25 khz,現(xiàn)在已有幾百千赫。圖1 所示為早期電流型自驅(qū)動(dòng)sr的電路框圖。
圖中電流檢測(cè)元件可以用電流互感器,初級(jí)繞組w1與sr串聯(lián),檢測(cè)出流過(guò)sr的電流;次級(jí)繞組w2(經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓鉗位電路,圖中未畫(huà)出)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓,接到sr的g、s端。在正向電流流過(guò)時(shí),sr導(dǎo)通;在電流反向時(shí),sr關(guān)斷。電流檢測(cè)元件有附加損耗,因此應(yīng)盡量減小檢測(cè)元件的電壓降。1999年我國(guó)香港大學(xué)電力電子研究室提出了一種有能量回饋(energy recovery)的電流型自驅(qū)動(dòng)sr方案,如圖2(a)所示。其性能接近于一個(gè)理想二極管,稱為“有源二極管”(active di。de)。
在驅(qū)動(dòng)電路框圖中有電流檢測(cè)和能量回饋電路。電流型自驅(qū)動(dòng)m可以看成是一個(gè)有源二端元件,用圖2(b)所示的電路圖形符號(hào)表示電流型自驅(qū)動(dòng)的有源二極管及其陽(yáng)極a和陰極k。
圖3所示為能量回饋電流型自驅(qū)動(dòng)皿的具體實(shí)現(xiàn)電路。圖中電流檢測(cè)及能量回饋由一個(gè)電流互感器實(shí)現(xiàn),它有四個(gè)繞組:電流檢測(cè)繞組w1、驅(qū)動(dòng)繞組w2、能量回饋繞組w3、磁復(fù)位繞組w4,,繞組w3、w4回路中分別串聯(lián)有二極管d1及d2,uo。為電壓源,它可以是轉(zhuǎn)換器電路中的任何一個(gè)直流電壓,如輸出電壓。強(qiáng)導(dǎo)通前,正向電流流過(guò)sr體二極管,由mos管源極(有源二極管陽(yáng)極)流向漏極(有源二極管陰極),繞組w1檢測(cè)流過(guò)sr的電流方向,在繞組w2中感應(yīng)產(chǎn)生出驅(qū)動(dòng)電壓,sr導(dǎo)通。繞組w3的電壓上升,使二極管d1導(dǎo)通,電流檢測(cè)元件所有的能量饋送到直流電壓源uo中。當(dāng)sr中的正向電流降為零,并趨向于反向時(shí),二極管d1封鎖,碭導(dǎo)通,電流互感器磁心復(fù)位,磁場(chǎng)的儲(chǔ)能回饋到直流電壓源u。中。sr的門(mén)極電壓變負(fù)。sr關(guān)斷,和理想的二極管一樣,反向電流不能通過(guò)。
圖1 早期的電流型自驅(qū)動(dòng)弘電路框圖
圖2 能量回饋電流型 自驅(qū)動(dòng)sr(有源二極管)
圖3 能量回饋電流型自驅(qū)動(dòng)電路的具體實(shí)現(xiàn)
電流互感器的繞組w3、w4上的電壓鉗位在uo,w2/w1可以減少,因此可以有更大的驅(qū)動(dòng)電流,使sr更快地導(dǎo)通,可以工作在更高的頻率。
圖7所示的能量回饋電流型自驅(qū)動(dòng)sr可以直接取代sbd或frd,應(yīng)用于正激式、反激式、推挽式和半橋式pwm轉(zhuǎn)換器及諧振轉(zhuǎn)換器等各種電路中。當(dāng)應(yīng)用于輸人電壓變化范圍寬的場(chǎng)合時(shí),驅(qū)動(dòng)電壓仍保持恒定。
電流型自驅(qū)動(dòng)同步整流驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)波形無(wú)死區(qū),驅(qū)動(dòng)工作不受輸入電壓變化的影響,驅(qū)動(dòng)電路工作與主電路形式無(wú)關(guān),可以應(yīng)用于并聯(lián)工作的dc/dc pwm轉(zhuǎn)換器,不會(huì)出現(xiàn)某個(gè)轉(zhuǎn)換器吸收功率,而導(dǎo)致電路損壞等。
以上介紹了三種同步整流驅(qū)動(dòng)方式,它們各自的優(yōu)、缺點(diǎn),到底采用哪一種同步整流驅(qū)動(dòng)方式更合適,要視具體的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器電路及要求而定。
此外,圖4還比較了重載和輕載時(shí)采用電壓型自驅(qū)動(dòng)同步整流皿的電流波形和sbd的電流波形,曲于同步整流管是一個(gè)雙向開(kāi)關(guān),電流可以雙向流通,因此相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器只能有連續(xù)的工作模式,也就是說(shuō)在輕載時(shí)也不會(huì)變成斷續(xù)模式,如圖4(b)所示。因此在負(fù)載變化的范圍內(nèi),由于轉(zhuǎn)換器的占空比變化范圍小,所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,但欲在輕載時(shí)的轉(zhuǎn)換效率卻低于sbd整流電路。這時(shí),同步整流管通常采用電壓自驅(qū)動(dòng)或控制驅(qū)動(dòng)。
在有源二極管方式下工作的同步整流管,只有正向電流可以流通,和二極管是一樣的,此時(shí)同步整流管一般采用電流自驅(qū)動(dòng):當(dāng)有正向電流時(shí),控制sr導(dǎo)通,當(dāng)電流降到零或?qū)⒁聪驎r(shí),關(guān)斷sr。
圖4 整流二極管sbd和同步整流管sr的電流波形
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