DC/DC變換器成品組件在分布式電源中的應用

      分布式電源適配器結構(DPA)的堀起增加了對DC/DC變換器的需求,使大量的變換器成品組件應運而生?細心地設計這類變換器有助于節省空間?減少元器件數量?簡化電源適配器變換器的布局?毫無疑問,會有越來越多的選用成品組件的方案?當然,首先要全面了解并學會使用這類器件?首要問題是選擇隔離型還是非隔離型變換器?無論是出于安全性考慮還是從性能上考慮,隔離型變換器總是首選?例如,設計通信和醫療領域的產品時,幾乎毫無例外地選用隔離型變換器?這些器件還得通過嚴格的UL1980安全性標準認證?

      然而,安全性并不是惟一原因?在多數近代對噪聲敏感的電路中,將負載隔離起來是十分必要的,它能減少整個系統主電源適配器在本地電源適配器上呈現的噪聲?為了達到這個目的,自然選擇帶高電流隔離度的變換器?因此,基本輸入一輸出隔離結構可用來提供簡單的輸出隔離電源不僅如此,它還可用來產生各種電壓電平?雙極性電平或非標準電壓?

  在使用隔離變換器時,設計時應充分了解變換器的標稱隔離電壓與標稱工作電壓之間的差別?標稱隔離電壓定義為器件在規定時間周期內輸入與輸出間能承受的電壓?該參數是所用絕緣材料電氣強度的量度?另一方面,標稱工作電壓定義為器件在隔離處能維持的較大恒定電壓?典型的情況是它較隔離電壓小?從規定的隔離電壓確定變換器的工作電壓還未有致的結論,這與各個器件的結構有關,也與所用的材料有關?

1.結構形成

      在較基本的水平上,變換器的輸入一輸出隔離可用來產生不同的電壓電平或雙極性電平,如圖2-77所示?

不僅如此,將隔離后的正輸出端連接至輸入地電平還可產一負電源適配器?另一種選擇是產生高于主電源適配器的電壓,如圖2-78所示

隔離型DCDC變換器的標準結構   隔離型變換的其他各種結構

       由于輸入與輸出相隔離,輸出邊參考電壓的選擇有相對的任意性?當需要浮置輸出時,0V輸出可連接至輸入地,這樣單端電壓就變換為雙極性電平,其代價是喪失了變換器的固有隔離性

      這里應強調指出,設計混合參考電平時,穩壓型變換器比非穩壓型變換器更需細心地考慮?前者通常在正輸出電平處備有一個串聯穩壓器,因而參考隔離地僅在電流返回變換器時才工作,而通過外部元件(如二極管與晶體管)時并不工作

      DC/DC變換器的輸出電流隔離允許多個變換器串聯連接,以便產生非標準電壓電平?這是簡單地將一個變換器的正輸出與另一個變換器的負輸出連接完成的?只要遵循下列原則,即總輸出電流不超過較大輸出電壓下的各個變換器標稱輸出電流,該結構能產生多種電壓?當變換器串聯時,各個變換器的開關電路并不同步?因此,必須使用附加濾波器?未加濾波的輸出紋波電壓是各個變換器紋波電壓之和,同時還會產生相當大的拍頻

      當單個成品變換器不能提供所需的輸出功率時,多個變換器組件并聯連接通常是較恰當的解決方案?采用這種連接總是將同一型號的變換器并聯一起?這是因為不同型號變換器的輸出電壓很難達到良好的匹配?此外,在連接變換器輸出時,應時刻牢記開關是不同步的?因此,必須采用某種形式的耦合方式?在輸出電壓為12V或15V時,一種可能的方式是采用二極管饋送安排,如圖2-79所示?

      這里,二極管的電壓降不會明顯影響電路的性能?然而,對5V電源適配器或9V電源適配器,二極管的電壓降顯得過大而不適合這種連接方式?

變換器并聯連接的較理想方式是在輸出端上接串聯電感,如圖2-80所示?這一方案的電壓損失比采用二極管的連接方式低?同時,只要細心地選擇電感,并附加一個外電容,還有助于減少變換器的紋波電壓和拍頻。

 【東莞充電器】