DC/DC变换器成品组件在分布式电源中的应用

      分布式电源适配器结构(DPA)的堀起增加了对DC/DC变换器的需求,使大量的变换器成品组件应运而生｡细心地设计这类变换器有助于节省空间､减少元器件数量､简化电源适配器变换器的布局｡毫无疑问,会有越来越多的选用成品组件的方案｡当然,首先要全面了解并学会使用这类器件｡首要问题是选择隔离型还是非隔离型变换器｡无论是出于安全性考虑还是从性能上考虑,隔离型变换器总是首选｡例如,设计通信和医疗领域的产品时,几乎毫无例外地选用隔离型变换器｡这些器件还得通过严格的UL1980安全性标准认证｡

      然而,安全性并不是惟一原因｡在多数近代对噪声敏感的电路中,将负载隔离起来是十分必要的,它能减少整个系统主电源适配器在本地电源适配器上呈现的噪声｡为了达到这个目的,自然选择带高电流隔离度的变换器｡因此,基本输入一输出隔离结构可用来提供简单的输出隔离电源不仅如此,它还可用来产生各种电压电平､双极性电平或非标准电压｡

  在使用隔离变换器时,设计时应充分了解变换器的标称隔离电压与标称工作电压之间的差别｡标称隔离电压定义为器件在规定时间周期内输入与输出间能承受的电压｡该参数是所用绝缘材料电气强度的量度｡另一方面,标称工作电压定义为器件在隔离处能维持的最大恒定电压｡典型的情况是它较隔离电压小｡从规定的隔离电压确定变换器的工作电压还未有致的结论,这与各个器件的结构有关,也与所用的材料有关｡

1.结构形成

      在最基本的水平上,变换器的输入一输出隔离可用来产生不同的电压电平或双极性电平,如图2-77所示｡

不仅如此,将隔离后的正输出端连接至输入地电平还可产一负电源适配器｡另一种选择是产生高于主电源适配器的电压,如图2-78所示

隔离型DCDC变换器的标准结构   隔离型变换的其他各种结构

       由于输入与输出相隔离,输出边参考电压的选择有相对的任意性｡当需要浮置输出时,0V输出可连接至输入地,这样单端电压就变换为双极性电平,其代价是丧失了变换器的固有隔离性

      这里应强调指出,设计混合参考电平时,稳压型变换器比非稳压型变换器更需细心地考虑｡前者通常在正输出电平处备有一个串联稳压器,因而参考隔离地仅在电流返回变换器时才工作,而通过外部元件(如二极管与晶体管)时并不工作

      DC/DC变换器的输出电流隔离允许多个变换器串联连接,以便产生非标准电压电平｡这是简单地将一个变换器的正输出与另一个变换器的负输出连接完成的｡只要遵循下列原则,即总输出电流不超过最大输出电压下的各个变换器标称输出电流,该结构能产生多种电压｡当变换器串联时,各个变换器的开关电路并不同步｡因此,必须使用附加滤波器｡未加滤波的输出纹波电压是各个变换器纹波电压之和,同时还会产生相当大的拍频

      当单个成品变换器不能提供所需的输出功率时,多个变换器组件并联连接通常是最恰当的解决方案｡采用这种连接总是将同一型号的变换器并联一起｡这是因为不同型号变换器的输出电压很难达到良好的匹配｡此外,在连接变换器输出时,应时刻牢记开关是不同步的｡因此,必须采用某种形式的耦合方式｡在输出电压为12V或15V时,一种可能的方式是采用二极管馈送安排,如图2-79所示｡

      这里,二极管的电压降不会明显影响电路的性能｡然而,对5V电源适配器或9V电源适配器,二极管的电压降显得过大而不适合这种连接方式｡

变换器并联连接的最理想方式是在输出端上接串联电感,如图2-80所示｡这一方案的电压损失比采用二极管的连接方式低｡同时,只要细心地选择电感,并附加一个外电容,还有助于减少变换器的纹波电压和拍频。

 【东莞充电器】