全桥变换器一个高效率孤立功率转换解决方案

全桥变换器

全桥变换器提供了一个高效率的孤立功率转换解决方案( 图1 )。在此拓扑结构中,控制方法的选择将影响转换器的整体性能。大多数工程师只考虑硬切换全桥(HSFB)或相转换全桥(PSFB)。在这个电源提示中,我将演示一个简单的修改,脉冲宽度调制控制全桥,可以提高效率,实现零电压开关和消除共振环变压器绕组。

图1 同步HSFB转换器功率级的实例。

HSFB

一个HSFB转换器使用两个输出信号(OTAA和OTOB),这两个信号是180度的离相,以控制在原始侧桥上的对角对Fts,如图1所示。控制器允许有三个主要方面的情况:最高和最低,最高和最低,以及最低和最低。为了保持调节,控制器调节每个状态下的时间比例。

图2 显示(从下到上)输出信号、主桥两侧的开关-节点电压和主绕组电流。当输出电压和输出电压都很低时,开关节点在中断时间返回到输入电压的一半。

图2 传统配置,在主侧对侧驾驶(1头S/div)。

在死机期间,当没有原基侧电流时,二次电流将继续通过同步整流器进入自由轮。此时,在主侧储存的泄漏能量与原侧费茨的输出电容发生共振,当输出量或输出量降低时,会产生一个大的泄漏尖峰。这种共振影响到所有四个费茨的主要方面。 图3 显示漏柱有多大。在实际操作中,一个大的泄漏尖峰可能需要使用高电压元件。

图3 具有传统配置的主开关节点(400NS/div)。

具有互补逻辑的替代方法

另一种方法是用互补逻辑控制桥的每一个部分的主功能。在该方法中,PBM高将高侧FET打开,而PBM低将低侧FET打开。 图4 显示使用此方法的图表。

图4 同步ZVM全桥变换功率级的实例。资料来源:德克萨斯仪器公司

图5 显示了此方法的压波M、开关节点电压和主电流。由于在主桥的两侧都有互补的信号,现在在死机的时间里,这两个低面费茨都在工作。这使主电流能够在传统方法中过去的死机时间内继续通过两个低平面的快门。

图5 在主侧驾驶车胎的辅助PWMS(1辆车S/DIN)。

主侧的自由旋转电流有许多好处。首先,原源方费茨实现了ZVM。 图6 展示了在ZDH事件期间,全桥一侧的主开关节点和PBM逻辑。在引入气门驱动信号之前,出电源电压降至零,这意味着ZVM。

图6 主开关节点具有互补的压水堆结构(400NS/div)。

另一个好处是整个转换器的噪音较少.图3至图6的主开关管波形中的大泄漏钉和共振铃声被消除。该二次整流器在改变主整流器后也降低了噪声,从而获得ZDH。

图7 比较两个设计选项的次级整流器的排电源电压。HSFB的变化明显地增加了铃声,需要一个缓冲器来缓解压力,而牺牲了整体系统效率的降低。在主系统上转换为ZVM会减少次级FET的铃声。仍然存在泄漏尖峰,但是在这种情况下,二极管夹紧电路比缓冲器更合适。

图7 常规配置(400ns/div)(左);使用互补的PWM信号(1.00µs/div)(右)。

A改进的HSFB参考设计

仅引入ZDH就能提高负载条件下的效率。 图8 比较改进的HSFB参考设计,它在主数据端使用了ZDH逻辑,该初始数据是HSFB。对主要FET的逻辑是唯一的改变;对初级端FET驱动程序的优化和对二级保护电路的改进将进一步增加这一方法的好处。

图8 传统的和压水管配置的总功率与输出功率的对比。

使用互补逻辑

在全桥变换器上使用互补逻辑,可以实现主FTS。该方法对系统效率有很多好处,且易于实施.