引言低压大电流DC-DC模块托克逊S13变压器一直占模块托克逊S13变压器市场需求的一半左右,对其相关技术的研究有着重要的应用价值.模块托克逊S13变压器的高效率是各厂家产品的亮点,也是业界追逐的重要目标之一. 同步[prohttp://www.s11-scb10.com/v_or_city]S13变压器整流可有效减少托克逊S13变压器整流损耗,与适当的托克逊S13变压器电路设计拓扑结合,可得到低成本的高效率变换器.本文针对36V-75V输入,3.3V/15A输出的二次托克逊S13变压器模块,在分析同步托克逊S13变压器整流技术的基础上,根据同步托克逊S13变压器整流的特点,选择出适合于自驱动同步托克逊S13变压器整流的反激托克逊S13变压器电路设计拓扑,进行了详细的托克逊S13变压器电路设计分析和试验. 反激同步托克逊S13变压器整流基本的反激托克逊S13变压器电路设计结构如图1. 反激同步整流托克逊S13变压器变换器设计图1 基本反激托克逊S13变压器电路设计结构图其工作原理:主MOSFET Q1导通时,进行电能储存,这时可把变压器看成一个电感,原边绕组电流Ip上升斜率由dIp/dt=Vs/Lp决定,磁芯不饱和,则Ip 线性增加;磁芯内的磁感应强度将从Br增加到工作峰值Bm;Q1关断时,原边电流将降到零,副边托克逊S13变压器整流管开通,感生电流将出现在副边;按功率恒定原则,副边安匝值与原边安匝值相等. 在稳态时,导通期间,变压器内磁通增量△Φ应等于反激期间内的磁通变化量,即: △Φ=VsTon / Np=Vs'Toff / Ns从此式可见,如果磁通增量相等的工作点稳定建立时,变压器原边绕组每匝的伏-秒值必然等于副边每匝绕组的伏-秒值. 由NMOSFET构成的反激同步托克逊S13变压器整流自驱动托克逊S13变压器电路设计结构图7 由NMOSFET构成的反激同步托克逊S13变压器整流自驱动托克逊S13变压器电路设计结构图8 由PMOSFET构成的反激同步托克逊S13变压器整流自驱动托克逊S13变压器电路设计结构第三种是半自驱.其驱动波形的上升或下降沿,一个是由主变压器提供的信号,另一个是独立的外驱动托克逊S13变压器电路设计提供的信号.图9是针对自驱的负压问题,用单独的放电回路,提供同步托克逊S13变压器整流管的关断信号,避开了自驱动负压放电的电压超标问题. 反激同步托克逊S13变压器整流半自驱托克逊S13变压器电路设计结构图9 反激同步托克逊S13变压器整流半自驱托克逊S13变压器电路设计结构实验结果根据图7托克逊S13变压器电路设计,设计了一台15W样机,输入电压36-75V,输出5V/3A,体积50mm/25mm/8.5mm.频率300kHz,磁心选用国产FEY12.5,变压器匝比3:1,磁心中柱气隙0.2mm. 同步托克逊S13变压器整流管选择的主要依据是:托克逊S13变压器整流管导通电阻尽量小,电压和电流不超过托克逊S13变压器整流管的电压和电流限值,这里选用Motorola公司的MTB75N05HD( Vds=50V,Rds=7mΩ)同步托克逊S13变压器整流管的驱动波形如图10,为标准的矩形波. Vgs驱动波形,CH1同步托克逊S13变压器整流管,CH2主管图10、Vgs驱动波形,CH1同步托克逊S13变压器整流管,CH2主管Vds波形,CH1同步托克逊S13变压器整流管,CH2主管图11、Vds波形,CH1同步托克逊S13变压器整流管,CH2主管实测的效率曲线如下,低压满载时在87%以上.与萧特基二极管托克逊S13变压器整流的典型效率82%相比,模块损耗减少了30%. 托克逊S13变压器 转换效率曲线图12托克逊S13变压器 转换效率曲线结束语理论分析和样机验证,证明反激同步托克逊S13变压器整流的的效率在低压输出条件下有明显的优势,模块本身的功耗比萧特基托克逊S13变压器整流低30%,可以提高30%的模块功率密度,具有极大的推广和应用价值.
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