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用恢复线圈供电的DC-DC变换电路

来源:  作者:湖北 卫立 编译

  在回扫变压器中使用一个与初级线圈双绕的恢复线圈是用来抑制振铃并且箝位由泄能导致过压的一种有效方法,这也是通常用于在正向变换器拓扑结构中给变压器消磁的一种同样的技术。该线圈确实与初级线圈紧紧地进行了磁耦合,但是在控制泄能返回到电源输入后,从技术上来说,它任然是一个次级线圈。
  
  因此,它也能具有其它用途,例如给PMM控制器或嵌入式变换器进行自供电。
  
  图1所示为一个带有附加恢复和自电线圈NR的回扫变换器电路,NR与初级线圈NP进行双线缠绕,在STMICro-eleCTRonics公司已修改过的演示电路板Viper17L上进行实施,NS为次级线圈,残余的泄漏电感用LLK表示,RS1为电流感应电阻,R1为限流电阻,变压器的匝比与原来的变压器相同。给回扫变压器增加的双线消磁线圈与电源开关输出电容COSS并联,控制泄能返回到电源轨,箝位开关关断过渡期间的开关电压,然后开关到变换器的电源脚上,该线圈就像一个自供电线圈工作。输出电压为11.5V,稍低于原来的12V,以适应直流145V以下的电源轨。图2a所示为缓冲器断开的原有ViperITL结构的电源开关电压和初级电流波形。你能看到由于泄漏电感在满负载(500mA)160V直流电源线大约540V峰值情况下的振铃现象。图2b和2c显示当恢复双线线圈用作缓冲器和自供电线圈时的相同波形。当电源轨电压第一次加上时,高压电流发生器在VIPER17L中开始给电容器C4进行充电,直到VDD达到变换器的启动门限和PWM控制激活为止,变换器然后由存储在电容器C4的能量供电。在这个相位期间,所有的二极管D2、D3和D4均反向偏置。当电源开关关闭时,磁化电流在恢复线圈中流动,迫使D3导通,并且将VDS限制到2xVDC。当泄能全部返回到电源输入时,D3反偏,并且恢复线圈通过二极管D2开始对电容器C4进行充电。因为D3反偏,充电电流不能从电源轨流动,这样恢复线圈在给该变换器进行供电。
  
  图2波形说明:当变换器在满负载下没有恢复线圈时,缓冲器拆离,振铃在电源开关电压中产生(见电压波形)和初级电流(见电流波形)如图2a所示;在轻负载(100mA)下具有恢复线圈的波形如图2b所示;在满负载(500mA)下,如图2c所示;图2d中,当在脉冲方式工作时,开关频率低到大约lkHz,调节由保持反馈电压(IC1第4脚)在脉冲方式门限电平内来维持。

用恢复线圈自供电的DC-DC变换电路


  
  在没有负载下,通过进入脉冲方式工作Viper17有效降低待机功率消耗,空闲时开关内部电路降低功率消耗,等等。
  
  为了保护脉冲方式工作,采用了一个lkQ的预负载电阻R2,这样就在无负载下降低了平均开关频率。在这种情况下,双线恢复线圈成功地维持在任何负载条件下的变换器运行,同时有效地箝位由回扫变压器的泄漏电感在电源开关上导致的过高电压。


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