向前转换器电路设计和分析

为你的PCB设计一个电源或监管机构?你可能会考虑使用一个转换器的监管。

在许多功率调节方法用于多氯联苯、开关电源很有用,因为它可以配置为强劲的反对强烈的脉动。典型buck-boost开关转换器可以发送开关噪声通过输出导致下游电路,已被证明导致无意在数字电路开关在高输出电流。

如果你需要低噪音直流电源的输出,而不必担心强烈的开关噪声,提出转换器为中等功率输出应用程序是一个不错的选择。

回程转换器和转换器

有趣的是,术语“转换器”有时被用来引用一个回程转换器,但这是不正确的。向前转换器设计类似的拓扑,和都是交换模式转换器之间使用一个变压器的输入和输出阶段电隔离。两个转换器可以设计运行在巴克或刺激模式。然而,向前转换器解决特定的问题变压器铁心饱和,发生在回程转换器。

在实际的变压器,变压器铁心的磁化需要开关方向以同样的速度作为输入电压/电流在次级线圈中产生电流。当主电流太大,磁场使核心饱和,磁滞会扭曲是次级线圈感应的信号。这意味着在实际变压器初级线圈中通过的电流必须小于饱和电流。这限制了电流,可以可靠地用于回程转换器。

向前转换器解决这个问题通过使用一个二极管和一个三绕组变压器。变压器的第三绕组和二极管用于迫使变压器重置。回程转换器相比,远期变换器具有较高的成本,更快瞬态响应时间、更高的功率效率和低纹波输出。

低输出纹波和电隔离输入和输出阶段确保减少EMI阶段和产出之间进行。当一个人还认为解决饱和问题,发生在回程转换器,提出转换器适用于监管几百瓦。

下面的电路图显示典型的回扫转换器和转换器。注意极性变压器的输入和输出;主和二次绕组变压器绕组相同方向,以确保电流极性相同,和N的比例:1(初级,中级)通常用于分析这条赛道。PWM信号应用于Q1的门。

监管与PWM变换器

规定在一个转换器是通过应用来实现脉宽调制信号晶体管的栅MOSFET(通常)转换器的输入端。拓扑是类似于一个回程转换器,尽管有一个额外的二极管和电感器在输出端,以及使用三绕组变压器和两卷变压器。而bust-boost开关式稳压器,向前转换器利用电隔离的变压器抑制EMI进行从传播到转换器的输出端。

电感器的输出端,占空比的PWM信号,开关频率的主要因素,确定水平的监管执行输出电流。责任周期通常设置为小于50%,如果在初级线圈匝数等于第三线圈。很简单,使用PWM信号频率高,输出力大电感将减少峰输出电流波动,它表现为一个三角波。输出电流的脉动及其定义方程如下图所示。注意,N是上面所示的匝比向前转换器线路图。

输出电流波动从一个转换器

向前模拟转换器

所涉及的主要模拟分析提出转换器与PWM信号时域仿真。您需要构建一个PWM波形并连接这门上的MOSFET转换器。你还需要构造一个输入电压叠加脉动波形如果你想对比输入和输出峰电压/电流波动。使用一个直流扫描允许您检查电源转换效率,并确定当输出开始表现得像一个高度非线性电路。

瞬态分析是检查你的脉宽调制频率的有效性的关键。瞬态响应时间将是一个限制因素,决定了开关频率可以使用。通常情况下,你就能减轻手机的瞬态响应时间(的RC时间常数等于电容器和负载电阻)通过使用一个较小的电容器在输出,但这将导致更大的涟漪上输出。一种选择是使用较低的脉宽调制频率和输出抑制残余切换上添加过滤噪音和PWM波痕。

你甚至可以达到更高的能量效率与性能在其他领域使用有源转换器。这个设计只需要一两卷变压器,但部队变压器重置与多个场效应晶体管的输入和输出的转换器。该转换器的线路图如下所示。

线路图的有源转换器

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