電源適配器推挽拓?fù)浠驹?/span> | ||||||||||
推挽拓?fù)淙鐖D所示,其主電源適配器T1包含多個次級繞組。每個次級繞組都產(chǎn)生一對相位互差180°的方波脈沖,脈沖幅值由輸入電壓以及初次級繞組匝數(shù)比決定。 所有次級繞組的脈沖寬度都相同,均由主輸出回路的負(fù)反饋控制電路決定。其控制電路與圖所示的Buck調(diào)整器和圖所示的 Boost調(diào)整器的控制電路相似,不過在推挽電路中,開關(guān)管Q1和Q2由兩個相等的脈寬可調(diào)、相位互差180°的脈沖驅(qū)動。另外兩個次級繞組Ns1和Ns2。為輔輸出。 開關(guān)管導(dǎo)通期間,基極驅(qū)動電壓必須足夠大,以使在整個額定電流范圍內(nèi),都能夠把每個初級半繞組的開關(guān)端電壓拉低到開關(guān)管飽和導(dǎo)通壓降Vce(set),通常約為1V。因此,當(dāng)任意一個開關(guān)管導(dǎo)通時,對應(yīng)半個初級繞組上的方波電壓幅值為(Vdc-1)。 打印機(jī)電源適配器次級側(cè)是一個導(dǎo)通時間為Ton、幅值為[(Vdc-1)(Ns/Np)-Vd]的平頂方波。此處為整流二極管的正向壓降,對于傳統(tǒng)的快速恢復(fù)二極管一般取值為1V,對于肖特基( Schottky)二極管取0.5V。因為每個周期都有兩個脈沖,因此整流二極管陰極輸出脈沖的占空比為2Ton/T。 因此,圖中LC濾波器的輸入波形和圖1。4所示的Buck調(diào)整器LC濾波器上的輸入波形相似,波形為平頂波且脈寬可調(diào)。圖中LC濾波器和圖1。4所示的LC濾波器的功能相同,都提供一個大小為方波平均值的直流輸出。電路中電容和電感的功能與Buck調(diào)整器的功能完全相同,其值的計算方法請詳見下面的分析。 圖(假設(shè)D1和D2是肖特基二極管,其正向壓降為0.5V)中,輸出為V的直流或平均電壓為
主輸出Vm整流器端的波形如圖所示。如果負(fù)反饋環(huán)路接在V端,如圖2。1所示,則T和V將隨著直流輸入電壓和輸出負(fù)載電流的變化而調(diào)整,以使V保持不變。盡管負(fù)載電流沒有出現(xiàn)在式中,但是當(dāng)負(fù)載電流改變導(dǎo)致V發(fā)生變化時,它都會被誤差放大器所采樣,然后通過控制導(dǎo)通時間7來調(diào)整使V保持不變。假設(shè)L1(如圖2。1)中的電流不會進(jìn)入不連續(xù)工作模式,導(dǎo)通時間T的變化很小,則不同匝數(shù)比N/N、V和周期T下7。的值可以通過式求得。輔輸出次級側(cè)整流二極管陰極電壓則由從繞組的匝數(shù)確定。方波的導(dǎo)通時間T。與主輸出相同,由主輸出V的反饋環(huán)確定。因此輔輸出(設(shè)整流管為普通的二極管)為
輔輸出的輸入一負(fù)載調(diào)整率 從式可以看出,當(dāng)輸入V變化時,為保持Vm恒定,負(fù)反饋就會起作用,使輔輸出也保持不變。根據(jù)式,輸入變化時,反饋環(huán)會改變導(dǎo)通時間T使得(Vdc-1)Ton的值保持不變,以維持V恒定。相同的(Vdc-1)Ton也出現(xiàn)在式和式中,因此Vdc改變時,Vs1和Vs2也保持恒定。 如果主輸出(V)的負(fù)載電流變化,則整流二極管正向壓降及繞線電阻也會發(fā)生輕微變化。因此負(fù)反饋環(huán)路開始作用以改變負(fù)載變化帶來的影響,調(diào)整T。來保持V恒定。 此時對于輔輸出來講,即使輸入V沒有變化,其導(dǎo)通時間T=也會發(fā)生改變,根據(jù)式,V,和V也將改變。這種由主輸出負(fù)載電流變化造成輔輸出電壓產(chǎn)生的變化,稱為交叉調(diào)節(jié)。 輔輸出電壓也會因自身輸出電流的變化而變化。相應(yīng)的,輔輸出電流的變化也會導(dǎo)致自身整流二極管正向壓降以及繞線電阻的變化,從而導(dǎo)致電壓峰值變化。這些變化不能由負(fù)反饋來調(diào)節(jié),負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)只能采樣V的變化。 但是,如果輔輸出電感12和13,特別是主電感Ll工作在連續(xù)模式,輔輸出電壓就可以穩(wěn)定在±5%~±8%的范圍內(nèi)。 提示:當(dāng)輸出采用耦合電感(所有的輸出電感共用一個磁心)時,可以得到更好的交又調(diào)整率。 掃描儀電源適配器輔輸出電壓偏差 盡管輔輸出電壓變化相對較小,但是它的實際輸出電壓卻不能得到精確的調(diào)節(jié)。從式可見,輔輸出電壓值由Ton及相應(yīng)的次級匝數(shù)Ns1、Ns2決定。而Ton由主輸出的負(fù)反饋決定,基本保持不變。另外,因為次級從繞組的匝數(shù)只能按整數(shù)改變,所以輔輸出電壓實際值不能很精確地設(shè)置。通過公式 以求出次級繞組N每改變一匝時次級電壓的變化情況。 大多數(shù)場合,輔輸出電壓的實際值并不是很重要。軸輸出一般用于驅(qū)動運(yùn)放或電動機(jī),這些負(fù)載通??梢栽试S約2V的直流電壓偏差。如果輔輸出電壓值很重要,則通常會把這個值設(shè)計得比實際要求的高,然后通過一個線性調(diào)整器或Buck調(diào)整器將其降到所要求的精確值。因為輔輸出已有半調(diào)節(jié)功能,將其結(jié)合線性調(diào)整器使用,效率不會太低。 電源適配器主輸出電感的最小電流限制 前面討論了Buck調(diào)整器輸出電感的選擇,并提到當(dāng)電感電流波形上升沿從零開始時(見圖),電感進(jìn)入不連續(xù)工作模式。當(dāng)平均電流小于該值時,反饋環(huán)通過減小導(dǎo)通時間維持Bck調(diào)整器輸出電壓的穩(wěn)定,但這會使輔輸出電壓降低。 然然而從圖可以看出,進(jìn)入不連續(xù)工作模式以前,即使輸出電流發(fā)生很大的變化,通時間基本保持恒定。但進(jìn)入不連續(xù)工作模式后,導(dǎo)通時間會有很大變化。對于Buck調(diào)整器來講,由于只有一個輸出電壓,并且有反饋環(huán)保持其恒定,所以不會有什么問題。但對于一主多從的推挽脈寬調(diào)制LED燈電源適配器來講,由式可知,輔輸出電壓與主輸出導(dǎo)通時間成正比。 因此,當(dāng)有輔輸出時,即使主輸出電流降到最小值,也不允許主輸出電感電流進(jìn)入不連續(xù)工作模式。例如,設(shè)主輸出電流最小值為額定值的1/10,根據(jù)式可以計算出所需輸出電感的最小值。在主輸出電感電流連續(xù)范圍內(nèi),軸輸出電壓值波動范圍將保持在±5%以內(nèi)。當(dāng)主電感進(jìn)入不連續(xù)模式時(電感電流低于最小電流值),反饋環(huán)將明顯減小T。以保持主輸出電壓恒定。不過,輔輸出電壓也將下降。 另外,輔輸出在其輸出電流范圍內(nèi)也不允許進(jìn)入不連續(xù)模式。根據(jù)式同樣可以計算出輔輸出電感值。顯然,所允許的最小電流值越大,所需電感值越小。 提示:這種問題同樣可以通過耦合電感來解決。 推挽電源適配器是最傳統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一,但設(shè)計中依然經(jīng)常用到。這種拓?fù)淠軌驅(qū)崿F(xiàn)多路輸出,且輸出端與輸入端以及輸出端與輸出端之間可以實現(xiàn)直流隔離。輸出電壓既可以高于輸入電壓,也可以低于輸入電壓。當(dāng)輸入電壓和負(fù)載波動時主輸出電壓可以得到很好的調(diào)節(jié)。輔輸出電壓在輸入電壓變化時都能保持較高的調(diào)整率,當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時,只要輔輸出電感電流不進(jìn)入不連續(xù)模式,輔輸出電壓調(diào)整率也能控制在5%以內(nèi)。
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| 發(fā)布時間:2019.01.15 來源:電源適配器廠家 |
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