Deutsch

Deutsch

Die digitale Steuerung erhöht den Wirkungsgrad von DC-DC Konverter
Die Phasenverschoben Vollbrücke (PSFB) Topologie ist a DC-DC Konverter mit das Potenzial, zukünftige Energieeffizienzanforderungen zu erfüllen Die Flexibilität des DSC macht das instabile PSFB Die Topologie ist einfacher zu verwalten und ermöglicht fortschrittliche Technologien, die PSFB weiter verbessern Effizienz

Im Folgenden werden wir die einfache Vollbrücke diskutieren Topologie notwendig für Hochfrequenz Betrieb und diskutieren dann die Effizienzverbesserungsstrategie

Vollbrückenkonverter
wie in Abbildung 1 gezeigt, die Vollbrücke Konverter ist mit konfiguriert vier Schalter (Q1, Q2, Q3 und Q4). Wann die Diagonalschalter Q1, Q4 und Q2, Q3 gleichzeitig eingeschaltet wird, eine vollständige Eingangsspannung (VIN) ist über die Primärwicklung des Transformators vorgesehen In jedem Halbzyklus des Wandlers schaltet die Diagonale Q1 und Q4 oder Q2 und Q3 eingeschaltet werden und die Polarität des Transformators alle halbe Zyklen umgekehrt wird in einer Vollbrücke Wandler werden der Schaltstrom und der Primärstrom bei einer gegebenen Leistung im Vergleich zu einer Halbbrücke halbiert Konverter This Durch die Stromreduzierung eignen sich Vollbrückenwandler für hohe Leistungspegel Diagonalschalter verwenden jedoch harte Schalter, die hohe Schaltverluste verursachen, wenn ein- und ausgeschaltet

In der Vergangenheit mussten Energieingenieure weniger effizientes Hard-Switching verwenden Energieumwandlungsmethoden weil Die richtigen Controller waren noch nicht erschienen Die Verluste dieser Methoden erhöhen sich mit Erhöhung der Frequenz, wodurch die Betriebsfrequenz begrenzt wird, welche wiederum begrenzt die Fähigkeit des Netzteils, Strom effizient zu liefern

Abbildung 1: Vollbrückenkonverter

Soft Switch Vollbrücke (PSFB) Topologie
Mit Bei vorhandenen DSCs können Entwickler jetzt in Betracht ziehen, höhere Betriebsfrequenzen zu verwenden, um die Anzahl der Magnet- und Filterkondensatoren in der Stromversorgung zu verringern Eine Erhöhung der Frequenz kann zu höheren Schaltverlusten bei hart schaltenden Leistungswandlern wie herkömmlichen Vollbrückenwandlern führen Eine bessere Alternative besteht darin, ein relativ komplexes Soft-Switching-Verfahren zu wählen, um Schaltverluste zu reduzieren und eine höhere Leistungsdichte bereitzustellen
Die PSFB Der Wandler ist eine Soft-Switching-Topologie, die eine parasitäre Kapazität verwendet (z. B. die Ausgangskapazität von Schaltgeräten wie MOSFETs und IGBTs) und die Streuinduktivität des Transformators, um eine Resonanzumwandlung zu erreichen This Der Resonanzübergang ermöglicht es dem Schaltgerät, eine Spannung von Null zu haben, wenn eingeschaltet, wodurch Schaltverluste wenn beseitigt werden es ist eingeschaltet
PSFB Konverter sind in Telekommunikations- und Serveranwendungen weit verbreitet Wandlerleistungsdichte und Frequenz sind kritisch. Die regelmäßige Arbeit von PSFB Konverter wird in vielen Artikeln behandelt, und wir werden zeigen, wie DSC kann die Leistung weiter verbessern

Abbildung 2: Phasenverschoben Vollbrücke Konverter

Phasenverschoben Vollbrücke Konverter mit traditioneller synchroner MOSFET Torantrieb
die meisten DC-DC Konverter sind mit ausgelegt Trenntransformatoren zur Gewährleistung der Benutzersicherheit und Einhaltung von von Aufsichtsbehörden festgelegte Vorschriften Die Netzteil mit höherer Nennleistung hat ein PSFB Topologie im Primärdesign und ein Vollwellensynchrongleichrichter im Sekundärdesign für einen höheren Wirkungsgrad

in der PSFB Konverter, if der synchrone MOSFET Es wird eine Konfiguration verwendet, die durch das herkömmliche Verfahren gesteuert wird, Q1, Q3 oder Q2, Q4 des MOSFET sollte in einem Zustand sein. bei this Zeit wird keine Energie übertragen von der primäre zum sekundären und der MOSFET Q5 ist immer noch in einem eingeschalteten Zustand

Seit es gibt eine Induktivität (Lo) Auf der Sekundärseite des Wandlers zirkuliert die Energie in der Ausgangsinduktivität zwischen dem MOSFET Q5 und die Sekundärwicklung des Transformators (Tx). Der Strom fließt durch die Sekundärwicklung des Transformators durch die MOSFETs Kanal oder durch die interne Diode des MOSFET. Seit Strom wird reflektiert von die sekundäre zur primären, es wird ein zirkulierender Strom während sein der primäre Nullzustand (primär sekundär ohne Energieübertragung), der kann zu Verlusten im Konverter führen. Diese Schleifenverluste machen sich insbesondere bei höheren Spannungen bemerkbar bei Nenn-Eingangsspannungen Um eine Transkonduktanz zu vermeiden, wird außerdem absichtlich eine Totzone zwischen Q5 eingeführt und Q6 MOSFET Tor Treiber. Während this Zeit, jeder synchrone MOSFET wird nicht eingeschaltet. Daher fließt Strom durch die interne Diode des MOSFET. Diese MOSFET Interne Dioden haben im Vergleich zu den MOSFETs einen hohen Durchlassspannungsabfall Rds (ON), welche ist (VF * I) (I2rms * Rds (on)).

Durch Überlagerung des Gate-Ansteuersignals können bei herkömmlicher synchroner Gate-Ansteuerung hohe Verluste verhindert werden wird im nächsten Abschnitt beschrieben

Abbildung 3: traditionelle Konfiguration des synchronen MOSFET Torantrieb

Überlagerung von synchronem MOSFET Gate-Ansteuersignale
durch Überlagerung der PWM Gate-Ansteuersignal des synchronen MOSFET, Verluste können während vermieden werden der Nullzustand der Primärseite des Transformators. This wird die Energieeffizienz in den folgenden drei Bereichen verbessern
Erstens in einem Zentrum verbunden Vollwelle Gleichrichter, der das Gate-Ansteuersignal des synchronen MOSFET überlagert eliminiert den Fluss im sekundären Mittelabgriff des Transformators, so dass praktisch kein Fluss zwischen dem sekundären Transformator und dem primären Transformator vorhanden ist.

Zweitens die beiden synchronen MOSFETs und die zwei Transformator-Mittelabgriffe werden gleichzeitig eingeschaltet, anstatt ein synchroner MOSFET und einen zentralen Abgrifftransformator Daher hat der Sekundärstrom nur die Hälfte des effektiven Widerstands, und der Verlust wird im Vergleich zu dem Fall, in dem , um die Hälfte verringert nur ein synchroner MOSFET ist eingeschaltet.

Abbildung 4: Überlagerung des synchronen MOSFET Gate-Ansteuersignal zur Steigerung der Effizienz
Schließlich wird bei herkömmlichen Schaltverfahren das absichtlich eingeführte Totband kann 10 % sein der Schaltperiode und während this Totband, hoher Sekundärstrom fließt durch die interne Diode mit hohem Durchlassspannungsabfall des MOSFET. durch Konfigurieren der PWM Gate-Ansteuersignalstapel des synchronen MOSFET, hoher Sekundärstrom kann durch den MOSFET fließen Kanal. in this In diesem Fall gibt es nur Rds (ON) Verluste, welche sind sehr klein im Vergleich zu den Verlusten, die durch die internen Dioden des MOSFET verursacht werden in der Totzone. Für Systeme mit Telekommunikationseingang (36 bis 76 VDC), der Wirkungsgrad des DC-DC Konverter wird um 3-4 % erhöht durch Überlagerung des synchronen MOSFET Torantrieb Signal.
Implementierung dieser Technologien erfordern flexible Leistungsregler mit völlig unabhängig PWM Ausgänge. DSCs wie das dsPIC DSC bieten Flexibilität und PWM Peripheriegeräte, um dies einfach zu implementieren und andere effizienzsteigernde Technologien

Fazit
Die PSFB Die Topologie hat das Potenzial, die von modernen Stromversorgungen geforderte Effizienz zu erreichen Mit der digitalen Steuerung können Entwickler den PSFB steuern Topologie sehr genau und implementieren fortschrittliche Steuerungstechniken wie das Überlagern synchroner MOSFETs. Neue Topologien, neue Technologien und neue Ideen treiben die Macht an das 21. Jahrhundert digitale Steuerungen wie Microchips dsPIC DSC, sind bereit für zukünftige Strombedürfnisse
eine Nachricht schicken
eine Nachricht schicken
Wenn du sind an unseren Produkten interessiert und möchten mehr Details erfahren, bitte hinterlassen Sie hier eine Nachricht, wir werden Ihnen antworten sobald wir können.

Zuhause

Produkte

Über

Kontakt