DC/DC電源變換器分類的方法較多。 DC/DC基本電路種類繁多,比較負(fù)載,多數(shù)電路都具有各自特性,有典型應(yīng)用價(jià)值,也有的電路并無實(shí)用價(jià)值。 一、按升壓或降壓和極性劃分DC/DC變換器按升壓或降壓和極性可以分為升壓型、降壓型、升/降壓型和反相型電路。如下圖所示。 所謂升壓型就是通過DC/DC變換器升高了輸出電壓,降壓型就是通過DC/DC變換器降低了輸出電壓,升/降壓型就是通過DC/DC變換器既能升高輸出電壓、同時(shí)又能減低輸出電壓,反相型是指直流輸入電壓的極性反轉(zhuǎn)了。 二、按輸入和輸出回路絕緣劃分DC/DC變換器按照電源輸入回路和輸出回路是否絕緣分為兩種:非絕緣型和絕緣型,且可以進(jìn)一步分類,如下圖所示。 三、按開關(guān)管連接劃分DC/DC變換器中的開關(guān)管與負(fù)載電路之間、開關(guān)管與整流電路輸出端之間有不同的連接方式。下圖所示是DC/DC變換器按照開關(guān)管連接方式劃分示意圖。 1、串聯(lián)開關(guān)型DC/DC變換器。這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路中的開關(guān)管(還有儲(chǔ)能電感)串聯(lián)在輸入電路和負(fù)載電路之間。 2、并聯(lián)開關(guān)型DC/DC變換器。這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路中的開關(guān)管與輸入電壓、負(fù)載電路是并聯(lián)的。 3、脈沖變壓器耦合開關(guān)型DC/DC變換器。這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路中的開關(guān)管與脈沖變壓器一次繞組串聯(lián)后接入整流電路輸出端,即與整流電路并聯(lián),負(fù)載電路與脈沖變壓器二次繞組并聯(lián)。 四、按電路形態(tài)劃分DC/DC變換器按電路形態(tài)劃分有脈寬調(diào)制(PWM)型、諧振型和前兩者的組合型,如下圖所示。 脈寬調(diào)制型還可以進(jìn)一步劃分,如下圖所示。 1、脈寬調(diào)制型 在脈寬調(diào)制型中按開關(guān)的形式分為兩種:一是“硬開關(guān)”,二是“軟開關(guān)”。 1)“硬開關(guān)”的意思是,電子開關(guān)管外加控制脈沖,外加的控制脈沖用來控制開關(guān)管的通與斷,這種控制脈沖控制開關(guān)管導(dǎo)通和斷開時(shí)與開關(guān)管本身集電極和發(fā)射極(場(chǎng)效應(yīng)管為漏極和源極)兩端的直流電壓無關(guān),也與流過開關(guān)管集電極和發(fā)射極的電流無關(guān)。硬開關(guān)導(dǎo)通和斷開時(shí),開關(guān)關(guān)上同時(shí)存在電壓、電流,損耗是比較大的(相對(duì)于“軟開關(guān)”)。 2)“軟開關(guān)”的意思是,采用這樣的一種控制方式,使流過電子開關(guān)管集電極與發(fā)射極的電流為零時(shí)開關(guān)管關(guān)斷,或使電子開關(guān)管集電極與發(fā)射極兩端電壓為零時(shí)開關(guān)管導(dǎo)通而提供電流?!败涢_關(guān)”的導(dǎo)通、關(guān)斷損耗理想值為零,由于損耗小,開關(guān)頻率可提高到兆赫級(jí),開關(guān)電源體積、重量顯著減小。 正激式是輸出電壓與激勵(lì)信號(hào)同相,就是在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)開關(guān)變壓器二次繞組輸出電壓。反激式是在開關(guān)管閉合時(shí)開關(guān)變壓器二次繞組輸出電壓。 2)諧振型 可以使用LC諧振方法使電子開關(guān)管集電極與發(fā)射極上的電壓或電流按照正弦規(guī)律變化,具有這種導(dǎo)通和關(guān)斷電子開關(guān)管條件的,稱為諧振型變換器。 在LC諧振電路工作時(shí),電子開關(guān)管集電極和發(fā)射極兩端電壓按正弦規(guī)律振蕩,當(dāng)振蕩到零時(shí),電子開關(guān)管導(dǎo)通,開關(guān)管集電極和發(fā)射極流過電流,稱為零電壓導(dǎo)通。同理,當(dāng)流過電子開關(guān)器件的電流振蕩到零時(shí),電子開關(guān)管斷開,稱為零電流關(guān)斷。 準(zhǔn)諧振是這樣,由于LC諧振電路的正向和反向LC回路參數(shù)值不一樣,即振蕩的正向和反向頻率不同,電流幅值也不同,所以振蕩不對(duì)稱。通常,正向正弦半波大于負(fù)向正弦半波,所以稱為準(zhǔn)諧振,無論是LC串聯(lián)諧振,還是LC并聯(lián)諧振都會(huì)產(chǎn)生準(zhǔn)諧振。 準(zhǔn)諧振是開關(guān)技術(shù)的一次飛躍,準(zhǔn)諧振變換器分為零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器和零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器。 LC諧振電路分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振,所以分為串聯(lián)和并聯(lián)諧振變換器兩種。 變換器中的諧振電路、參數(shù)可以超過兩個(gè),稱為多諧振變換器。 3)組合型 組合型的種類很多,舉例如下。 零開關(guān)-脈寬調(diào)制型變換器 是指在準(zhǔn)諧振變換器中,增加一個(gè)輔助開關(guān)控制的電路,使變換器一個(gè)周期內(nèi),一部分時(shí)間按零電流開關(guān)(ZCS)或零電壓開關(guān)(ZVS)準(zhǔn)諧振變換器工作,另一部分時(shí)間則按脈寬調(diào)制型變換器工作,這樣,變換器既有電壓過零(或電流過零)控制的“軟開關(guān)”特點(diǎn),又有脈寬調(diào)制型恒頻調(diào)寬的特點(diǎn)。 零轉(zhuǎn)換-脈寬調(diào)制型變換器 零轉(zhuǎn)換-脈寬調(diào)制型變換器與零開關(guān)-脈寬調(diào)制型變換器無本質(zhì)上的差別,同樣是“軟開關(guān)”與脈寬調(diào)制型變換器的結(jié)合,只是諧振電路與主開關(guān)并聯(lián)。 五、按激勵(lì)方式劃分DC/DC變換器中的開關(guān)管在電源接通時(shí),要有一個(gè)啟動(dòng)電壓才能導(dǎo)通。DC/DC變換器按激勵(lì)方式可分為多種,見下圖。 1、自激式DC/DC變換器 這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路利用電源電路中的正反饋電路來完成自激振蕩,啟動(dòng)電源。 2、他激式DC/DC變換器 這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路中專門設(shè)有一個(gè)振蕩器,利用它來啟動(dòng)電源。 3、調(diào)寬式DC/DC變換器 這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路通過改變開關(guān)管基極上的開關(guān)脈沖寬度來穩(wěn)定輸出電壓。 4、調(diào)頻式DC/DC變換器 這種開關(guān)型穩(wěn)壓電路通過改變開關(guān)管基極上的開關(guān)脈沖頻率來穩(wěn)定電壓輸出。 諧振式可以進(jìn)一步劃分,如下圖所示。 六、按控制信號(hào)隔離方法劃分DC/DC變換器按控制信號(hào)的隔離方法劃分主要有四種,如下圖所示。 有些電路通過電子元器件完成電壓/頻率,或者頻率/電壓的轉(zhuǎn)換工作后,采用變壓器與控制信號(hào)進(jìn)行隔離。 七、按電感電流是否連續(xù)劃分DC/DC變換器按電感電流是否連續(xù)可劃分為兩種工作模式,如下圖所示。 連續(xù)導(dǎo)電模式用CCM表示,DC/DC變換器在重載時(shí)通常工作于連續(xù)導(dǎo)電模式。不連續(xù)導(dǎo)電模式用DCM表示,DC/DC變換器在輕載時(shí)工作于這種模式。 |
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