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[参考译文] 有关隔离式直流/直流转换器设计的问题

Guru**** 2322270 points
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/587108/question-about-isolated-dc-dc-converter-design

您好!

通常、隔离式直流/直流转换器是反激式转换器或正向转换器。

反激式

 

正向

但是、为什么不仅具有开关功能、还具有4二极管整流桥? 这种设计是否有任何缺点?

变压器的“点”如下所示

希望很快收到您的回复

谢谢、此致、

:KH

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    您好 KH、

    您提到的两种主要开关拓扑、即反激式和正激式以及几乎所有其他拓扑、都涉及占空比控制和滤波(平均值计算)、以实现输出电压调节。

    仅使用桥式整流变压器的过于简化的设计存在许多缺点、这使得实施起来可能不切实际、而且在最坏的情况下会造成损坏。 第一个是不可能进行电压调节。 当 Q2导通时、在初级绕组上施加 Vin、输出电压等于 Vin/N 如果 Vin 始终为固定值、则可以选择 N 在 Q2导通时向输出精确提供 Vin/N。 但是、如果 Vin 变化、Vout 也会随 VIN/N 的变化而变化、无论 Q2的占空比变化多大。 当 Q2关断时、初级绕组上没有定义的电压、因此 Vout (在 Q2关断时间内)也是未定义的。 在理想情况下、绕组电压为零、因此 Vout 也为零。 稳压 Vout 的要求是 Vin 固定且占空比= 100%。 过于简化的反激式转换器的情况甚至是不切实际的。 无法实现100%占空比、因为能量仅在 Q2关断期间输送到输出端。 此能量可通过占空比进行调节、但输出电压不恒定。 Q2导通时间内 Vout 变为零。 如果没有稳压、过多的 Vout 可能会损坏负载、而如果没有电流限制、过多的峰值电流可能会损坏开关组件。

    重点是开关模式调节依赖于状态空间平均来实现输出电压调节、而平均值计算是通过输出滤波来完成的。 在正向模式拓扑中、使用 L-C 滤波器时、输出电感器 L 限制 Q2导通期间可通过变压器传输的电流量。 在反激式拓扑中、输出电容就足够了、因为变压器初级电感会限制导通期间的峰值电流。 现在、无论在哪种情况下、都可以通过控制器调制 Q2占空比、以便即使输入电压和输出负载电平发生变化、也能够调节负载的平均输出电压。 输出滤波器的“尺寸”决定了稳压平均输出电压上叠加的残余纹波电压量。

    在某些特殊情况下、可以使用变压器的简化开关和整流、例如在某些负载点分布方案中、但这些确实是特殊情况。 在这些情况下、所有稳压和滤波都已由整体电源转换架构的另一部分完成、并且高频变压器开关(占空比为~100%且无滤波)在本地完成、以允许在低损耗下分配预稳压预滤波的高电压、 并在负载处转换为低电压、以实现小尺寸。

    我希望这能回答你的问题。

    此致、
    Ulrich
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    您好 Ulrich、

    我能不能与大家核实一些电路设计、希望大家能分享一些想法、

    这是一种已在市场上销售的实际产品(4-20mA)。 我把电路的许多部分都遗漏了、因为我不能透露太多内容。

       1. VIN 是固定的。 在将电压馈送到初级绕组之前、存在电压调节电路。

    有   一个控制器 U2。

    3、这里是一款非常规器件、它们使用了固定初级侧设计、而不是光耦合器/变压器的输出电压反馈。 只要您知道您的负载不会变化、这是可以的。

    与正向拓扑不同、输出滤波仅具有 RC、无 L。 这对您来说可能有点奇怪、à 866欧姆看起来会浪费大量的功率。 但在我们的行业中、这是石油和天然气行业中常用的产品。 我们的电流非常低。 此设计确实具有防爆功能--本质安全。 R23、D7至 D10用于本质安全。  

    我要做的是了解它们的电压波形是什么样的。

    我说得对吗?

    初级侧的波形为直流、而次级侧为交流。 匝数比为1:1。

    希望尽快收到您的回复!

    谢谢、此致、

    :KH

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    您好 KH、

    您的6.5V 次级电压配置为;
    全波桥整流器
    2.齐纳钳位
    3、另一个整流器
    4、RC 滤波器、限流输出866 Ω

    我无法判断驱动 PWRXFRMT 上3.4V 输出的是什么

    如果您可以更好地了解变压器连接、则会有所帮助。

    对于6.5V、我已经绘制了我所期望的电压。
    在全波电桥之后、您应该会看到与电桥输入端的交流输入转换相对应的小幅下降。

    然后、它会进一步滤除到输出。

    下面是我希望6.5V 信号看起来是什么样的。

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    尊敬的 Ed:

    感谢您的解释

    2.齐纳钳位
    它用作 TVS、通常处于非活动状态。 即、那里的电压低于9V。

    我是不是说全波整流器电桥不必要了? 因为与电源60 Hz 不同、这不是真正的交流电。 电流将仅沿一个方向流动(请参阅随附的)。
    没有负周期。 对吗?

    顺便说一下、初级侧应在左侧、次级侧应在右侧。 我画错了,但你得到了图片。

    希望尽快收到您的回复!

    谢谢、此致、
    :KH
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    如果不查看整个电路、我无法评论是否需要桥。
    然而、这似乎是某种中间抽头的变压器、将存在交流电。
    交流是变压器唯一的工作方式。

    我仍然认为现在需要这座桥。
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    尊敬的 Ed:

    我说得对吗?

    如果初级侧的电压只有0V 和+6V、次级侧的电压将移除直流分量、如下图所示。

    换句话说、次级电压的平均值为0。

    谢谢、此致、

    :KH

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    您好、KH、初级和次级都必须具有0V 的平均电压。

    变压器的工作原理是电压 x 秒。
    T1:一次侧将对 TSEC (VxS)应用 Vpri、从而在磁芯中积累磁通。
    T2:变压器内核必须自行复位、因此在 T1之后、初级电压将反向并将磁通恢复到其开始位置。

    如果变压器具有直流分量、则磁芯最终会饱和。

    这张图片说明了变压器上的电压行为。
    观察初级电压、V+被施加到+VxS、然后磁通强制完全相同的反向电压-VxS
    初级侧的净结果为0V 平均值。
    内核复位后会有死区时间、直到下一个周期。

    除了电压按匝数比调节外、次级侧看起来完全相同。
    Vpri/VSEC = NPRI/nsec、其中 N 是匝数比。

    e2e.ti.com/.../5VWINDING264.TIF