当前位置:首页 > 公众号精选 > 21ic电子网
[导读]对于离线电源来说,反激拓扑是一种合理的解决方案。但是,如果设计的终端应用不需要隔离,那么与之相比,离线倒置降压拓扑具有更高的效率,并且BOM数量更少。这篇电源设计的文章,将会探讨倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势。 离线式电源是最常见的电源之一

对于离线电源来说,反激拓扑是一种合理的解决方案。但是,如果设计的终端应用不需要隔离,那么与之相比,离线倒置降压拓扑具有更高的效率,并且BOM数量更少。这篇电源设计的文章,将会探讨倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势。


离线式电源是最常见的电源之一,也称为交流电源。随着越来越多的产品将典型的家庭功能集成在内,业界对输出能力在1W以下的小功率离线转换器的需求也越来越大。对于这些应用,最重要的设计方面是效率、集成和低成本。


在决定拓扑结构时,反激拓扑通常是任何小功率离线转换器的首选。但是,如果不需要隔离,这就可能不是最好的方法。假设终端设备是一个智能灯开关,用户可以通过智能手机的app进行控制,那么在这种情况下,用户在操作过程中不可能接触到暴露的电压,因此就不需要隔离。


对于离线电源来说,反激拓扑是一种合理的解决方案,因为其物料清单(BOM)数量较少,只有少数功率级元件,并且变压器在设计上可以处理较宽的输入电压范围。但是,如果设计的终端应用不需要隔离呢?如果是这样的话,考虑到输入是离线的,设计人员可能仍然想要使用反激拓扑。带集成式场效应晶体管(FET)和初级侧调节的控制器可以创建小型的反激解决方案。


图1给出的非隔离反激转换器的典型原理图,使用带初级侧调节的UCC28910反激式开关电源IC进行设计。虽然这个方案可行,但与反激电源相比,离线倒置降压拓扑具有更高的效率,并且BOM数量更少。这篇电源设计的文章,将会探讨倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势。


倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势


图1:这种使用UCC28910反激开关电源IC的非隔离反激设计,可将AC转换为DC,但离线倒置拓扑可以更有效地完成此项工作。


图2画出了倒置降压的功率级。和反激电源一样,它包含两个开关元件、一个磁性元件(是一个功率电感器而不是变压器)和两个电容器。顾名思义,倒置降压拓扑类似于降压转换器。开关产生一个介于输入电压和地之间的开关波形,然后通过电感电容网络滤波。区别在于输出电压稳压成低于输入电压的电位。即使输出“浮动”在输入电压以下,它仍然可以正常为下游电子电路供电。


倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势


图2:倒置降压功率级的简化原理图


将FET设置在低侧,反激控制器就可以直接对它驱动。图3所示的倒置降压拓扑使用UCC28910反激开关电源IC设计。1:1耦合电感器充当磁开关元件。一次绕组充当功率级的电感器。二次绕组为控制器提供定时和输出电压调节信息,并为控制器的本地偏置电源(VDD)电容器充电。


倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势


图3:使用UCC28910反激开关电源IC的典型倒置降压拓扑设计


反激拓扑的一个缺点是能量通过变压器传递的方式。这种拓扑在FET的导通时间内将能量存储在气隙中,然后在FET的关断时间内将其传输到次级。实际的变压器在初级侧会有一定的漏感。当能量转移到次级侧时,剩余的能量会存储在漏感中。这个能量是不能用的,需要使用齐纳二极管或电阻电容网络进行耗散。


在降压拓扑中,漏电能在FET的关断时间内通过二极管D7传递到输出端。这样可以减少元器件数量并提高效率。


另一个区别是每个磁性元件的设计和传导损耗。因为倒置降压拓扑只有一个绕组来传输电能,所以所有的电能传输电流都会通过它,这就实现了良好的铜利用率。反激拓扑则不具有这么好的铜利用率。当FET导通时,电流通过一次绕组,而二次绕组中却没有。当FET关断时,电流通过二次绕组,而一次绕组中却没有。因此,在反激式设计中,变压器要储存更多的能量,并且需要使用更多的铜来提供相同的输出功率。


图4对具有相同输入、输出规格的降压转换器电感器和反激变压器的原、副边绕组的电流波形进行了比较。降压转换器电感器的波形在左侧的单独蓝色框中,反激转换器的原、副边绕组在右侧的两个红色框中。


对于各种波形来说,传导损耗可以按均方根电流的平方乘以绕组电阻的方式来计算。因为降压转换器只有一个绕组,所以磁场中的总传导损耗就是这一个绕组的损耗。然而,反激转换器的总传导损耗是原、副边绕组损耗之和。此外,在相同的功率水平下,反激转换器中磁性元件的物理尺寸要比倒置降压设计更大。两个元件的储能均等于½L×IPK2。


对于图4所示的波形,根据计算,倒置降压设计所需存储的电能仅为反激设计的1/4。因此,与相同功率的反激设计相比,倒置降压设计的尺寸要小得多。


倒置降压对于小功率AC/DC转换的优势


图4:降压拓扑与反激拓扑中电流波形的比较


当不需要隔离时,反激拓扑并不总是小功率离线应用的最佳解决方案。倒置降压拓扑由于可以使用更小的变压器/电感器,因此可以提供更高的效率和更低的BOM成本。对于电力电子领域的设计人员来说,对于给定的规格,必须要考虑所有可能的拓扑解决方案,从而确定最佳匹配。


来源:北京稳固得电源

免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

21ic电子网

扫描二维码,关注更多精彩内容

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭