高效单端正激DCDC变换器.
DCDC变换器的发展和应用
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DCDC变换器的发展和应用DC-DC变换器是一种能够将直流电能进行高效转换并输出不同电压的电子器件。
随着电子设备的普及和无线通信技术的发展,DC-DC变换器在能源转换和供电控制领域得到了广泛的应用。
本文将从DC-DC变换器的发展历程和应用领域两个方面进行介绍。
首先,我们来看一下DC-DC变换器的发展历程。
DC-DC变换器的起源可以追溯到20世纪60年代。
当时,由于无线通信技术的需求,人们开始尝试利用领域效应晶体管(FET)来实现高效率的DC-DC变换。
在70年代,随着功率半导体器件的快速发展,人们逐渐采用开关管实现了DC-DC变换器,进一步提高了转换效率。
80年代,随着集成电路的发展,人们开始研究和设计了各种拓扑结构的DC-DC变换器,比如升压、降压和升降压等不同的转换方式。
90年代以后,随着微电子技术和数字控制技术的成熟,DC-DC变换器的集成程度越来越高,体积越来越小,效率和性能也得到了大幅度的提升。
接下来,我们来了解一下DC-DC变换器的应用领域。
DC-DC变换器在电源管理和能源转换方面具有广泛的应用。
首先,在电子设备中,DC-DC变换器被广泛应用于供电模块,如电视机、电脑、手机等。
通过DC-DC变换器可以将电池的低电压转换为设备需要的工作电压,从而实现电子设备的正常运行。
其次,在通信领域,无线通信基站、微波设备和雷达等大功率设备通常需要高电压的供应,而DC-DC变换器可以将低电压转换为高电压,满足设备的供电需求。
此外,在新能源中,DC-DC变换器也起到了重要的作用。
比如在太阳能发电系统中,通过DC-DC变换器可以将太阳能电池板输出的直流电能转换为交流电能,并将其注入到电网中。
再比如在电动汽车中,DC-DC变换器可以将电池组的电能转换为电机驱动所需要的电能,实现电动汽车的运行。
总结起来,DC-DC变换器是一种能够将直流电能进行高效转换并输出不同电压的电子器件。
随着电子设备的普及和无线通信技术的发展,DC-DC变换器在能源转换和供电控制领域得到了广泛的应用。
DCDC变换器的设计方案
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DC-DC变换器的设计方案一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务:设计一个将220VDC升高到600VDC 的DC-DC变换器。
在电阻负载下,要求如下:1、输入电压U=220VDC,输出电压u=600VDC。
2、输出额定电流|;:=2.5A,最大输出电流Iomax=3Ao3、当输入山在小范围内变化时,电压调整率SV W2%(在匕=2.5A时)。
4、当|<在小范围你变化时,负载调整率SI W5%(在||=220VDC时)。
5、要求该变换器的在满载时的效率n±90%o6、输出噪声纹波电压峰-峰值U t)pp<1V(在Ui=220VDC,u=600VDC,[(=2・5A条件下)。
7、要求该变换器具有过流保护功能,动作电流设定在3A o8、设计相关均流电路,实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的整体设计方案主电路图1DC-DC变换器整体电路图如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示,该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成;开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统,是相对输出电压的自动调整。
控制电路单元以SG3525为核心,精确控制驱动电路,改变驱动电路的驱动信号,达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分,可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为DC600V降压式、升压式、极性反转式等几种;隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图2(a )DC-DC变换器主电路图2(b )DC-DC 变换器主电路图2(a )是升压式DC-DC 变换器的主电路,它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成;图1(b )是用matlab 模拟主电路 DC220V出的升压式DC-DC变换器的主电路图。
dcdc变换器工作原理
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dcdc变换器工作原理
DC-DC变换器工作原理是通过将一个输入的直流电压转换成需要的直流电压输出。
以下是DC-DC变换器的工作原理:
1. 输入电压:DC-DC变换器的输入电压通过一个电感和输入滤波器连接到一个开关元件,如MOSFET或BJT。
输入电压通常是一个稳定的直流电压。
2. 开关元件:开关元件的作用是控制电流流经变换器的时间和路径。
它可以在开(导通)和关(断开)之间切换。
开关元件可以是一个MOSFET或BJT。
3. 控制器:DC-DC变换器的控制器负责控制开关元件的开关时间和周期。
它可以根据需要来实现稳定输出电压。
4. 输出滤波器:输出滤波器用于减小或消除输出电压上的杂散信号和纹波。
它通常由电感和电容组成。
5. 输出电压:DC-DC变换器的输出电压是稳定的直流电压,可以根据需要进行调整。
输出电压由控制器根据输入电压和负载要求来调整。
工作原理简述:
当开关元件导通时,输入电压通过电感和开关元件流向输出滤波器,从而实现电能的储存。
当开关元件断开时,储存的电能通过电感产生一个反向电压,使输出电压保持稳定。
控制器根据输出电压和负载变化来调整开关元件的开关时间和周期,以
使输出电压保持在稳定值。
总结:DC-DC变换器通过控制开关元件的导通和断开实现将输入直流电压转换成输出直流电压的功能。
DCDC变换器的发展和应用
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DCDC变换器的发展和应用DC-DC变换器是一种电力变换装置,用于在直流电源之间变换电压或调整电源电压。
它是各种电子设备中非常重要的组件,广泛应用于电力电子、通信、工业控制、光电子和医疗设备等领域。
在直流电源应用的早期,人们主要使用线性稳压器来获得恒定电压输出。
然而,线性稳压器效率低下,且对于输入电压变化敏感,使得电源效率低下。
为了解决这个问题,人们开始研究开发DC-DC变换器。
DC-DC变换器的最早应用可以追溯到上世纪60年代,那时候主要使用的是线性稳压器和大功率真空管。
随着半导体技术的进步,人们逐渐发展出了各种类型的DC-DC变换器。
现代DC-DC变换器的发展主要集中在提高效率、减小尺寸和降低成本方面。
为了提高效率,人们开始采用高频开关技术,如脉冲宽度调制(PWM)和降低开关损耗的瞬态电压调制(TVS)技术。
此外,还引入了电感电容混合滤波技术,以减小输入电源的电流纹波。
随着微电子技术的发展,人们可以将更多的功能集成到单个芯片上。
例如,现在常见的DC-DC变换器芯片集成了功率开关器件、控制电路和监测电路。
这种集成化设计大大减小了电路的体积,提高了可靠性,并减少了制造成本。
DC-DC变换器的应用非常广泛。
在电力电子领域,DC-DC变换器主要用于能源转换装置,如电动机驱动器和UPS系统。
在通信领域,它被广泛应用于基站和网络设备中,用于电源管理和信号调节。
此外,在车载系统、航天器和医疗设备等领域也有广泛的应用。
总之,DC-DC变换器的发展经历了从线性稳压器到高效率、紧凑型集成芯片的演进。
它在电力电子、通信、工业控制、光电子和医疗设备等领域都扮演着重要的角色。
随着技术的不断进步和需求的不断增长,相信DC-DC变换器将会继续迎来更多的创新和应用。
《DCDC变换器》课件
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提高电源系统的稳定性和 可靠性
降低电源系统的成本和维 护费用
提高电源系统的效率和性 能
提高电源系统的灵活性和 适应性
卫星电源系统:为 卫星提供稳定的电 源
航天器电源系统: 为航天器提供稳定 的电源
航空电子设备:为 航空电子设备提供 稳定的电源
导弹武器系统:为 导弹武器系统提供 稳定的电源
用于控制系统的电源供应 电机驱动和控制 传感器信号处理 工厂自动化设备的能源管理
数字化控制技术在DCDC变 换器中的应用
数字化控制技术的发展趋 势和挑战
软开关技术的概念:通过控制开关的导通和关断时间,实现开关的软切换,降低开关损耗。 软开关技术的分类:包括零电压开关(ZVS)、零电流开关(ZCS)和零电压零电流开关 (ZVZCS)。
软开关技术的应用:在DCDC变换器中,软开关技术可以提高变换器的效率和稳定性。
DCDC变换器广泛应用于各种 电子设备和电源系统中
它具有效率高、体积小、重 量轻等优点
实现直流电压的转换
为负载提供稳定的直流电压
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用于分布式电源系统
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提高电源利用效率和可靠性
按工作原理分类: 升压型、降压型 和升降压型
按输入输出电压 关系分类:隔离 式和非隔离式
按控制方式分类: 脉宽调制(PWM) 和脉冲频率调制 (PFM)
DCDC变换器的技 术发展
提高转换 效率:采 用新型拓 扑结构、 控制策略 等
降低损耗: 优化电路 设计、材 料选择等
提高稳定 性:采用 先进的控 制算法、 保护措施 等
提高可靠 性:采用 冗余设计、 故障诊断 等
提高集成 度:采用 模块化设 计、集成 电路等
dc-dc变换器
![dc-dc变换器](https://img.taocdn.com/s3/m/8877f12f793e0912a21614791711cc7931b778f8.png)
dc-dc变换器DC-DC变换器概述DC-DC变换器是一种用于将直流电压转换为不同电压级别的电子设备。
它们在各种应用中被广泛使用,例如电力电子系统、通信设备、汽车电子和工业控制等领域。
DC-DC变换器的主要功能是将输入电压转换为所需的输出电压,并为负载提供恒定的电源。
工作原理DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的特性。
它通常由开关器件(如晶体管或MOSFET)、电感、电容和控制电路组成。
当开关器件关闭时,电感储存了电能,并将其传输到输出电路。
当开关器件打开时,电容通过输出电路释放储存的电能,从而为负载提供所需的电源。
类型DC-DC变换器有多种类型,根据其拓扑结构可以分为多种类型,包括升压变换器、降压变换器、升降压变换器和隔离型变换器等。
每种类型都有其适用的应用场景。
升压变换器升压变换器将输入电压转换为更高的输出电压。
它通常用于需要提供高电压的应用,例如太阳能和风能系统。
降压变换器降压变换器将输入电压转换为更低的输出电压。
它通常用于需要提供低电压的应用,如便携式电子设备和电动车辆。
升降压变换器升降压变换器可以在输入和输出之间进行电压转换。
它具有较强的适应性,适用于输入输出电压波动较大的应用,如太阳能系统。
隔离型变换器隔离型变换器通过磁耦合实现输入和输出之间的电气隔离。
它主要用于需要提供电气隔离的敏感应用,如医疗设备和工业控制系统。
效能和特性DC-DC变换器的效能和特性对于其性能至关重要。
以下是一些常见的效能和特性指标:1. 效率:变换器的效率是指输出功率与输入功率之比。
高效的变换器可以提高系统的能量利用率。
2. 转换速度:变换器的转换速度是指输出电压从一个电平转换到另一个电平所需的时间。
快速的转换速度可以减少能量损耗和电压波动。
3. 稳定性:变换器的稳定性是指在输入电压和负载变化时,输出电压的稳定性。
稳定的输出电压可以保证负载的正常运行。
4. 输入和输出电压范围:变换器应具有足够的输入和输出电压范围以适应各种应用场景。
dcdc的工作原理
![dcdc的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/796ef53ff56527d3240c844769eae009581ba29c.png)
DCDC的工作原理直流-直流转换器(DCDC)是一种常见的电力转换器,它通过将输入直流电压转换为另一个稳定的输出直流电压来实现电力转换。
DCDC转换器的工作原理基于三个重要组件:输入电压源、功率开关和输出滤波器。
输入电压源DCDC转换器的输入电压源可以是各种形式的直流电源,如电池、太阳能电池板或交流电源整流后的直流电源。
输入电压的稳定性和幅值范围将直接影响DCDC转换器的性能。
功率开关功率开关是DCDC转换器中的关键组件,通常采用MOSFET或IGBT等电子器件。
功率开关的开关状态由控制电路控制,通过周期性地开关和关闭,控制能量从输入电源向输出负载的传输。
功率开关的开关频率通常在几十千赫兹到数百千赫兹之间。
输出滤波器输出滤波器用于平滑输出电压并减小输出波形中的纹波。
输出滤波器通常由电感和电容组成,通过在输出端口添加LC滤波电路,滤除功率开关产生的高频噪声,并提供稳定的直流输出电压。
工作原理DCDC转换器的工作原理基于控制功率开关的导通和截止,以控制输入电源向输出负载的能量传输。
工作周期内,功率开关周期性地切换,使电能以高效率从输入端通过电感储能,然后传输至输出端负载。
具体来说,DCDC转换器的工作周期通常包括以下四个阶段: 1. Step-up:当功率开关导通时,电流通过电感储能,输出端滤波电容储存能量; 2. Step-down:功率开关截止,电感释放储能,电容向输出负载供电; 3. Freewheeling:在功率开关切换过程中,确保循环电流通过电感而不会破坏电路; 4. Off:功率开关开启状态下的瞬间,将确保电路正常运作。
通过精确控制功率开关的导通和截止时间,DCDC转换器可以实现输入电压到输出电压的精确、稳定的能量转换。
在实际应用中,DCDC转换器在电子设备、电力系统及工业控制等领域得到广泛应用,扮演着关键的电力转换和稳压调节角色。
dcdc变换器的工作原理
![dcdc变换器的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/6883b507bc64783e0912a21614791711cc79791e.png)
dcdc变换器的工作原理
dc/dc变换器是一种很重要的电气设备,可以将直流电压转换成不同的直流电压,为很多电子设备提供电源。
它以高效率和低成本闻名于世,在自动化,航天,汽车,智能机器人,通信,医疗等不同行业中得到广泛应用。
dc/dc变换器的工作原理是利用电感或电容,将一个直流电源的电压转换成另一种直流电压,并降低电压的损耗,从而满足电子设备的需求。
该变换器的结构包括输入电路,调节器,输出电路和保护电路。
输入电路的作用是将外部的直流电源引入到变换器。
而调节器可以调节变换器的输出电压。
变换器的输出电路则可以将变换器转换后的电压输出到外部电路。
而保护电路则可以当变换器出现故障时,使变换器不会出现过载或短路等现象,不至于损坏。
dc/dc变换器在实际中有多种型号,其输入电压根据变换器规格不同也有所不同。
常见有:正反变换器,耐受开路输出变换器,隔离变换器,周期调整变换器,智能变换器,恒流调研变换器等等。
dc/dc变换器的应用非常广泛,在电源系统中它可以有效节约电能,减少电磁辐射和降低温度变化。
它在直流电源的设计中有举足轻重的地位。
如今,dc/dc变换器在电子行业中普遍使用,为技术的发展提供了有力的支持。
DCDC变换器设计总结
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DCDC变换器设计总结DC-DC变换器是一种将直流电压转换为不同直流电压的电力电子装置。
它具有高效率、小体积、可靠性好等优点,在现代电子产品中得到了广泛应用。
本文主要总结了DC-DC变换器的设计过程,并对其中的几个关键要素进行了详细介绍。
首先,DC-DC变换器的设计过程可以分为以下几个步骤:1)确定输入和输出电压要求;2)选择合适的拓扑结构;3)计算元器件的参数;4)进行开关器件和传感器的选取;5)进行稳定性和效率的分析;6)进行仿真验证;7)进行电路板设计和布局;8)制造和测试。
在整个设计过程中,需要充分考虑电路的稳定性、效率、线性度和响应速度等方面的要求。
在选择拓扑结构时,可以根据输入输出电压比例和负载特性来选择。
常见的拓扑结构有降压、升压、降升压、反升压和反降压等。
每种拓扑结构具有不同的工作原理和适用范围。
例如,降压拓扑结构适用于输入电压更高、输出电压更低的情况,而升压拓扑结构则适用于输入电压更低、输出电压更高的情况。
元器件的选择和参数计算是设计过程中的关键环节。
主要的元器件包括开关器件、电感和电容。
开关器件的选择主要考虑其导通和断开的速度、导通和断开时的损耗和热耗散等因素。
电感和电容的选择主要考虑其电流和电压的承受能力、损耗和尺寸等因素。
对于开关频率较高的应用,还需要考虑元器件的电磁兼容性和热耗散问题。
稳定性和效率的分析是设计过程中需要重点考虑的问题。
稳定性主要指的是系统的输出电压和电流在负载变化或输入电压扰动下的稳定性。
效率是指输入和输出之间的能量转换效率。
在进行稳定性和效率分析时,需要考虑电路的反馈控制系统、输出滤波电感和电容的设计以及输入电压和负载的变化。
通过合理选择元器件和参数,可以提高DC-DC变换器的稳定性和效率。
最后,进行仿真验证、电路板设计和制造测试是将设计转化为实际产品的最后几个步骤。
通过仿真验证,可以验证和优化设计方案,减少实际制造过程中的错误和成本。
电路板设计和布局需要考虑信号传输的可靠性和防止电磁干扰。
关于DCDC变换器的工作原理
![关于DCDC变换器的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/8faed7566fdb6f1aff00bed5b9f3f90f76c64db0.png)
关于DCDC变换器的工作原理在DC-DC变换器中,电感储能是实现能量传输和电压转换的关键。
电感器具有存储能量的特性,当电流通过电感时,磁场会储存能量。
根据电感贮能特性,输入电流增加时,电感的磁场能量也会增加;输出电流减少时,电感的磁场能量会被释放。
通过合理的控制和运用电感贮能,可以实现电流和电压的转换。
另一个关键组成部分是开关器件,通常使用场效应管或双极性晶体管实现。
开关器件具有低电阻和高电阻的特点,可以在高频率下进行开关操作。
在DC-DC变换器中,开关器件用于控制电流流向的路径,实现电能的转换。
当开关器件处于导通状态时,电流通过从输入到输出;当开关器件处于断开状态时,则通过电感器的自感透过二极管形成环流,使电荷从电感器到输出端。
DC-DC变换器基本分为两种类型:降压转换器也称为Buck变换器和升压转换器也称为Boost变换器。
下面将分别介绍两种类型的工作原理。
降压转换器(Buck变换器)通过使输入电压向下转换以获得较低的输出电压。
它使用一个电感器和一个开关器件(通常是MOSFET)来控制能量流动。
当开关器件导通时,电感器储存能量;当开关器件断开时,电感器释放储存的能量。
通过控制开关时间和频率,可以实现较高的电压转换效率。
升压转换器(Boost变换器)则将输入电压转换为较高的输出电压。
它也使用一个电感器和一个开关器件(通常是MOSFET),但操作方式与降压转换器相反。
当开关器件导通时,电感器储存能量;当开关器件断开时,电感器释放储存的能量,并使得电荷向输出电容器充电。
通过控制开关时间和频率,可以实现较高的电压升级效率。
此外,还有一种常用的DC-DC变换器类型是两种类型的结合,称为Buck-Boost变换器。
Buck-Boost变换器可以实现输入电压向上或向下转换,它结合了降压和升压转换器的特点。
总之,DC-DC变换器是一种非常重要的电子器件,能够实现不同电压级别之间的电能转换。
通过合理的控制和运用电感储能和开关器件的特性,DC-DC变换器可以实现高效的电能转换,为各种电子设备的工作提供所需的电压。
六种基本DCDC变换器拓扑结构总结
![六种基本DCDC变换器拓扑结构总结](https://img.taocdn.com/s3/m/85b1b3a1f524ccbff12184b4.png)
六种基本DC/DC变换器拓扑,依次为buck,boost,buck-boost,cuk,zeta,sepic变换器半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑。
半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决。
半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制。
正激变换器绕组复位正激变换器LCD复位正激变换器RCD复位正激变换器有源钳位正激变换器双管正激吸收双正激有源钳位双正激原边钳位双正激软开关双正激推挽变换器无损吸收推挽变换器推挽变换器:推挽变换器是双端变换器.其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来,基本推挽变换器好处是驱动不需隔离,变压器双端磁化,只要两个开关管.但是,变压器绕组利用率低,开关管电压应力为输入两倍,所以一般只适合低压输入的场合.而且有个问题就是会出现偏磁,所以要采用电流型控制等方法来避免.如果将两个双管正激同样耦合,可以构成四开关管的推挽变换器,也就是所谓的双双管正激.其管子电压应力下降为输入电压.其他等同.推挽正激是最近出现的一种新拓扑,通过一个电容来解决变换器漏感尖峰,偏磁等问题.在VRM中有应用.半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑.半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决.半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制.全桥变换器全桥变换器在大功率场合是最常用了,特别是移项ZVS和ZVZCS 接下去,会收集一些三电平变换器贴出来,在以后就给出boost族的隔离变换器....反激变换器.....正反激变换器......APFC.....PPFC.... 单级PFC.....谐振变换器等.....三电平变换器(three level converter)选了看起来比较舒服的两个拓扑,这些三电平是半桥演化而来,同样可以演化出多电平变换器,合适高压输入场合.而且可以通过全桥的移相控制方式实现软开关.。
DCDC变换器拓扑结构分析
![DCDC变换器拓扑结构分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0fe9a52a366baf1ffc4ffe4733687e21af45ff69.png)
DCDC变换器拓扑结构分析⼀、正激变换电路由于正激DC/DC变换器具有电路拓扑简单,输⼈输出电⽓隔离,电压升、降范围宽,易于多路输出等优点,因此被⼴泛应⽤于中⼩功率电源变换场合。
然⽽,正激变换器的⼀个固有缺点是需要附加电路实现变压器磁复位。
采⽤磁复位绕组正激变换器川的优点是技术成熟可靠,磁化能量⽆损地回馈到直流电⽹中去。
但附加的磁复位绕组使变压器结构复杂化,变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电路来抑制,占空⽐d<0.5,功率开关承受的电压应⼒与输⼈电源电压成正⽐。
RCD钳拉正激变换器图的优点是磁复位电路简单,占空⽐d可以⼤于0.5,功率开关承受电压应⼒较低此电路只是在原有的双管正激电路上添加了2个Lr、Cr谐振⽹络实现软开关。
图4中,L2为缓冲电感,Lm为变压器的励磁电感,C1和C2分别是开关管VS1和VS2的寄⽣电容。
电路拓扑在1个开关周期中可分为7个时间段描述。
下⾯将对每个时间段分别描述。
先假定在t0时刻之前,VS1和VS2关断,谐振电感Lr上的电流iLr为0,电容Cr上的电压UCr为-Uin,VD5关断,VD6正在续流。
为了使分析过程简化,在对电路分析之前,作如下⼏点假设:滤波电感L1⾜够⼤,在1个开关周期中可近似⽤恒流源I0等效代替;变压器漏感远⼩于励磁电感,在电路分析中忽略漏感的影响。
⼀个开关周期中电路的主要电量波形:1 t0~t1时间段在t0时刻,主功率开关管VS1和VS2同时导通,由于电感L2的作⽤,电流上升缓慢,VS1和VS2可以看成ZCS(零电流)导通。
在这⼀阶段,Lr、Cr开始谐振,VD5和VD6开始电流交换。
Cr上的电压从-Uin向Uin变化,电感Lr上的电流也从零上升。
当续流⼆极管VD6上的电流为零并且阻断时,这⼀时间段结束(这个时间段很短)。
此时,原边电流上升到I0/N(N=N1/N2,N1为原边匝数,N2为副边匝数)。
2 t1~t2时间段在t1~t2时间段,Lr和Cr继续谐振。
变换器基础及特点DCDC电荷泵线性稳压器
![变换器基础及特点DCDC电荷泵线性稳压器](https://img.taocdn.com/s3/m/814b475bb6360b4c2e3f5727a5e9856a57122652.png)
一、DCDC概念及分类几乎所有的电子系统都需要恒压电源或者恒流电源,DC to DC变换器是用于提供直流(DC)电源的器件。
DC-DC实际上是个很宽的概念,广义上包括所有的从直流变换到直流的变压器件,可分为线性变换器和开关变换器2种。
线性变换器中比较常用到的细分种类是LDO,而开关变换器就是通常所说的狭义上的DC-DC。
1,开关变换器开关变换器,指利用电感、电容的储能的特性,通过可控开关器件MOSFET等)进行高频率的周期性的开通和关断,将输入的电能储存在电感(容)里,当开关断开时,电能再释放给负载,提供能量。
所以,开关变换器根据储能器件不同又可以分为电感储能型和电容储能型2种。
电感储能型DCDC就是电子产品中最常用的那种需要外挂个功率电感的常规DCDC,而电容储能型DCDC 变换器通常又被叫作电荷泵(b爸ng)。
我们常用的电感储能型DC-DC产品有三种类型,分别为BUCK (降压型)、BOOST (升压型)和BUCK/BOOST型(升降压型)。
另外,如果用变压器来代替储能电感,就是隔离型DCDC,隔离型又分多种:单端正激(Forward)、单端反激(Flyback)、双管正激(Double transistor forward converter)、双管反激(Double transistor flybackconverter)>推挽电路(Push-pull converter)和半桥电路(Half-bridge converter)等。
隔离型不是本文要讲的重点。
2,线性变换器线性型,是从电源向负载连续的输送功率,传输能量器件(如晶体管、场效应管)工作于线性区,其负责调节从电源至负载的电流流动。
线性稳压器属于广义的DC-DC变换器,而LDO 又是一种低压差的线性稳压器。
二,线性稳压器。
1,原理:线性稳压器和输出阻抗一起形成了一个分压器网络。
线性稳压器的作用就像受控的可变电阻器,其可根据输出负载自我调节以保持一个稳定的输出。
高效LLC谐振式DCDC变换器的研究
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⾼效LLC谐振式DCDC变换器的研究⾼效LLC谐振式DCDC变换器的研究浙江⼤学硕⼠学位论⽂摘要摘要本⽂介绍了传统开关电源的DC/DC变换器的概况,指出当变换器要考虑维持时间(hold up time)时(即宽输⼊电压范围),PWM(脉宽调制)变换器以及SRC (串联谐振)、PRC(并联谐振)和SPRC《串并联谐振)等谐振变换器不能在额定输⼊电压下优化参数。
本⽂研究的LLC谐振式变换器是在传统SRC变换器的基础上增加了⼀并联电感,它的引⼊改变了SRC的增益曲线,在低于谐振频率fr处增加了--boost区域,使得变换器能够在额定输⼊电压下实现最优化。
本⽂详细分析了LLC谐振式变换器在连续⼯作模式下的⼯作状态,分析了谐振⽹络输⼊阻抗、电压增益等参数对电路性能的影响,并给出了⼀般的设计步骤。
最后设计了⼀台1500W的LLC谐振式变换器样机,通过⽐较理论值、仿真值与实验数据,验证了变换器的优点。
关键词:DC/DC变换器,LLC,零电压,零电流,效率II浙江⼤学硕上学位论⽂AbstractAbstractAfter reviewing the states of PWM DC/DC converteL and comparing with other resonant topologies,hi曲efficiency LLC resonant topology is proposed.The LLC topology is developed from traditional SRC resonant topology through adding only one inductor.The ncw LLC topology Can boost the input voltage when its operation frequency is lower than the resonant frequency.So it can get higher efficiency thanother topology when it operation at rated input voltage.LLC operation principles,parameter design and design process ale presented in the paper.At the end of the paper,1 500W LLC DC/DC converter was designed,The test result verified the good performance of this topology.Key word:DC—DC converter,Resonant,ZVS,ZCS,EfficiencyIII致谢本⽂是在导师马皓教授的悉⼼指导下完成的。
DCDC变换器原理
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DC-DC变换器原理DC/DC Converter Principle池输出的是直流电,是不是可直接作为直流电源使用呢,对于对电压没有准确要求的微、小型用电设备是可以的,如计算器、玩具等。
太阳电池输出电压取伏器件的连接方式与数量,并与负载大小与光照强度直接有关,不能直接作为正规电源使用。
通过DC-DC变换器可以把太阳电池输出的直流电转换成稳定电压的直流电输出。
DC-DC变换器就是直流——直流变换器,是太阳能光伏发电系统的重要组成部分,下面就其原理作简单介绍。
变换基本原理换电路主要工作方式是脉宽调制(PWM)工作方式,基本原理是通过开关管把直流电斩成方波(脉冲波),通过调节方波的占空比(脉冲宽度与脉冲周期之比电压。
波电路波电路简单,是使用广泛的直流变换电路。
图1左上部是一个斩波基本电路,Ud是输入的直流电压,V是开关管,UR是负载R上的电压,开关管V把输斩成方波输出到R上,图1右上部绿线为斩波后的输出波形,方波的周期为T,在V导通时输出电压等于Ud,导通时间为ton,在V关断时输出电压等断时间为toff,占空比D=ton/T,方波电压的平均值与占空比成正比。
图1下部绿线为连续输出波形,其平均电压如红线所示。
改变脉冲宽度即可改变输,在时间t1 前脉冲较宽、间隔窄,平均电压(UR1)较高;在时间t1 后脉冲变窄,平均电压(UR2)降低。
固定方波周期T不变,改变占空比调节输出电PWM)法,也称为定频调宽法。
由于输出电压比输入电压低,称之为降压斩波电路或Buck变换器。
图1 DC-DC变换基本原理冲不能算直流电源,实际使用要加上滤波电路,图2是加有LC滤波的电路,L是滤波电感、C2是滤波电容、D是续流二极管。
当V导通时,L与C2蓄载R输电;当V关断时,C2向负载R输电,L通过D向负载R输电。
输出方波选用的频率较高,一般是数千赫兹至几十千赫兹,故电感体积很小,输也不大。
图2 降压型DC-DC变换电路输出电压UR=D Ud,D是占空比,值为0至1。
dcdc变换器功率平衡原理
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dcdc变换器功率平衡原理
DC-DC变换器是一种电力电子设备,用于将直流电压转换为不同电压级别的直流电压。
在DC-DC变换器中,功率平衡原理是非常重要的。
首先,让我们来理解什么是功率平衡原理。
在一个DC-DC变换器中,输入电压乘以输入电流等于输出电压乘以输出电流,即输入功率等于输出功率。
这是功率守恒定律的体现,也是功率平衡原理的基础。
在DC-DC变换器中,功率平衡原理可以从多个角度进行解释和理解。
首先,从电路的角度来看,功率平衡原理要求输入端和输出端的功率之和等于零,即输入功率等于输出功率。
这意味着在能量转换过程中,能量既不能被创造也不能被销毁,而是在输入端和输出端之间进行转换和传递。
其次,从控制系统的角度来看,功率平衡原理要求DC-DC变换器的控制策略能够确保输入功率与输出功率之间的平衡。
这涉及到控制算法的设计和实现,以确保在不同工作状态下,输入功率和输出功率能够保持平衡。
此外,从能量转换效率的角度来看,功率平衡原理也要求DC-
DC变换器在能量转换过程中尽可能减小能量损耗,以提高能量转换
效率。
这涉及到电路拓扑结构的选择、元器件的选取以及工艺参数
的优化等方面。
总之,功率平衡原理是DC-DC变换器设计和运行中非常重要的
原理,它要求在能量转换过程中输入功率与输出功率之间保持平衡,涉及到电路、控制系统和能量转换效率等多个方面的内容。
只有在
实际设计和应用中充分考虑和遵循功率平衡原理,才能确保DC-DC
变换器的稳定可靠运行。
dcdc变换器的简单介绍
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dcdc 变换器的简单介绍
dcdc 变换也称直流-直流变换,dcdc 转换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式,Ts 不变,改变ton(通用),二是频率调制。
下面小编就dcdc 变换器的工作原理、技术要求以及工作模式来介绍简单dcdc 变换器。
工作原理
dcdc 变换器是将直流电先逆变(升压或降压)成交流电,然后再整流变换成另一种直流电压的直流变换装置。
常用的直流—直流变换设备一般是由直流—直流变换模块、监控模块以及与之配套的用户接口板和直流配电单元等组成的一个完整的电源系统。
系统中多个直流—直流变换模块并联均分负荷运行,将−48V直流电压变换成−24V(或+12V、+5V)直流电压,再经输出分路保险向负载输出;监控模块负责对变换器模块及整个系统的工作状态及性能进行监控,并通过RS232 通信口纳入上一级监控系统。
变换器模块负责将−48V直流电压转换为−24V直流电压,由功率电路和控制电路两大部分组成。
功率电路实现从直流输入到直流输出的变换;控制电路提供功率变换所需的一切控制信号,包括反馈回路、直流信号处理、模拟量和开关量的处理电路等。
功率电路上主要包括直流输入滤波电路、直流—直流变换电路、直流输出滤波电路及辅助电源的部分。
直流输入滤波电路包含有防浪涌器件、差模、共模滤波器等。
遇有雷击或其他高压浪涌时,压敏电阻和瞬态电压抑制器可保护变换器免受冲击。
差模滤波器和共模滤波器可有效抑制模块内部产生的高频噪声,同时也使来自直流输入电源的干扰不会影响模块的正常工作。
直流—直流变换电路主要包括变换电路和整流输出电路,是整个变换模块的重要组成部分。
DCDC变换器原理
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DCDC变换器原理DC-DC变换器是一种电力电子器件,用于将直流电能转换为特定的直流电压或电流输出,通常用于电子设备或系统中,如电源、电池充电器、逆变器等。
其原理基于PWM(脉宽调制)技术,可以实现电能的高效转换和稳定输出。
DC-DC变换器的原理可以通过以下几个方面来说明:1.输入滤波:DC-DC变换器的输入端一般接收来自直流电源或者电池的电源输入。
为了保持输入电源的稳定性和减小输出的噪声,需要对输入电源进行滤波处理。
一般使用电感、电容等元件来实现输入滤波,并保证稳定的直流电源供给。
2.器件驱动:DC-DC变换器主要包括开关器件,如晶体管、MOS管等,通过合适的电压或电流驱动器驱动开关器件。
这些开关器件在开关状态和关闭状态之间切换,控制电源信号的传递,实现电压转换。
3.脉宽调制(PWM):DC-DC变换器的核心原理是脉宽调制技术。
PWM控制信号通过开关器件的开关状态来调节输出电压或电流大小。
脉宽调制技术通过改变信号的脉冲宽度来调节开关器件的导通时间和断开时间,从而控制输出电压或电流的大小。
4.输出滤波:DC-DC变换器的输出端一般需要稳定的直流电压或电流输出。
为了滤除开关器件切换时产生的高频噪声,需要在输出端添加输出滤波电路,以保证输出电压的稳定性。
输出滤波电路通常由电感、电容等元件组成,通过滤波的方式,将高频噪声滤除。
5.反馈控制:为了确保输出电压或电流始终保持在设定范围内,DC-DC变换器通常采用反馈控制。
反馈控制通过比较输出电压或电流与设定值之间的差异,并根据差异调整PWM控制信号的脉冲宽度,使输出保持稳定。
常用的反馈控制方式包括电压反馈和电流反馈。
DC-DC变换器根据输入输出的电压和电流类型不同,可以分为多种类型,如Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器等。
每种类型的DC-DC变换器具有不同的工作原理和特点,用于满足不同的应用需求。
总的来说,DC-DC变换器是一种基于PWM技术的电力电子器件,通过开关器件的开关状态和PWM控制信号来实现电能的高效转换和稳定输出。
dcdc变换器的工作原理
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dcdc变换器的工作原理
DC-DC变换器是一种电力转换装置,它将输入直流电压转换为不同电压级别的输出直流电压。
该设备通常由输入电感、输出电感、开关管和滤波器等组成。
其工作原理基于开关管的控制,通过周期性的开启和关闭来调整输入电源和输出负载之间的能量转移。
当开关管处于闭合状态时,输入电源的电流将通过输入电感,并在输出电感上引起电感耦合。
这导致输出电感的磁感应强度增加,从而使输出电流增加。
同时,输出电感储存的能量被输出负载吸收。
当开关管处于断开状态时,输入电压不再传输到输出负载。
此时,输出电感存储的磁能会导致输出电流继续流动,以保持输出电压的稳定性。
通过调整开关管的开关频率和占空比,可以实现输出电压的调节。
此外,为了减少电源波纹和噪声,DC-DC变换器还配备了滤波器。
滤波器通常由电容器和电感器组成,用于平滑电压和消除高频噪声。
综上所述,DC-DC变换器通过控制开关管的开合状态,利用电感的储能和电容的滤波效果,实现了输入直流电压向输出直流电压的转换。
它是许多电子设备中的重要组件,适用于各种电源转换和电压调节的应用场景。
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高效单端正激DC/DC变换器
高效单端正激DC/DC变换器
类别:电源技术
作者:西安交通大学王
鹤杨宏(西安710049)来源:《电源技术应用》
摘要:介绍一种特殊的单端正激DC/DC变换器,该变换器具有较高的功率传输效率和较大的功率输出。
关键词:单端正激变换器
高效
1 引言
DC/DC变换器广泛应用于通信、计算机及汽车等领域,近年来DC/DC 变换器技术有了很大的发展,重点是研究高效、高功率输出、结构简单和价廉的变换器。
本文介绍一种特殊的单端正激200W48V/24V变换器,由于电路的特殊结构,该变换器具有稳定性好、效率高、功率密度高等优点。
2 电路设计
该DC/DC变换器的控制电路选用TL494,它是一种性能优良、功能齐全的集成控制器,功能框图如图1所示,主要管脚功能如下:
12脚:接电源正端,电压范围7V~40V。
7脚:公共负端。
14脚:输出5V基准电压。
6脚:外接定时电阻RT,常取数kΩ以上。
5脚:外接定时电容CT,产生锯齿波电压送比较器和死区时间比较器,振荡频率为
f=1/RTCT
4脚:死区时间控制,输入直流电压(0~4)V,控制TL494输出脉冲的占空比=0.45~0,在此基础上,占空比还受反馈信号控制,4脚还常用作软起动控制端,使输出脉冲宽度由0逐渐达到设计值。
13脚:输出方式控制,当U13=0时,用于驱动单端电路。
TL494的内部包含两个相同的误差放大器,它们的输出端经二极管隔离后送至比较器的同相端,与反相端的锯齿电压相比较,并决定输出电压的宽度,调宽过程可由3脚上的电压来控制,也可分别经误差放大器进行控制。
两个放大器独立使用,用于反馈电压和过流保护,3脚接RC网络,提高整个电路的稳定性。
完整电路原理如图2所示。
输出电压UO经R1和R2分压后加到1脚,当UO变化时,误差放大器1的输出电压随之改变,即与锯齿波电压的比较电平发生改变,比较器输出的脉冲宽度改变,通过TL494输出的驱动脉冲改变开关管的导通时间,从而实现调宽稳压的目的。
基准电压(14脚)另一路通过R9和R10分压后加到误差放大器的反相端15脚,同相端16脚接过流保护电阻R12的一端,当输出电流超过20A时,误差放大器2输出高电平,随之使开关管的导通时间变短,关断输出。
另外,为了提高整个电路的功率传输效率,该单端正激变换器未采用加去磁绕组的方案,去磁由接到变压器T次级电路的二极管、电容来完成。
在设计时应精确计算电容的取值,确保磁通复位,二极管选用超快速恢复型,同时为防止变压器磁通饱和,在次级电路中采用直流隔离电容C8。
磁性材料选用日本TDK公司的PC40。
3 实验结果
在实验过程中,进行了多次严酷环境下的老化实验,结果表明,该设计方案是可靠的,变换器的各项参数如下:
输入电压:(40~60)V;
输入电流:5A(满载时);
输出电压:24V;
电压调整率:0.02%(40~60)V输入时;
额定输出功率:200W;
峰值功率:400W;
效率:92%。
4 结语
该设计方案采用了独特的正激拓朴结构,从原理上提高了DC/DC变换器的效率,经过长时间的老化和各种恶劣环境下的实验,证明该设计方案是可行的。