開關電源的推挽拓撲結構

2020-12-16 電子發燒友

開關電源的推挽拓撲結構

發表於 2019-07-19 08:55:37

　　整流輸出推挽式變壓器開關電源，由於兩個開關管輪流交替工作，相當於兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等於單一開關電源輸出功率的兩倍。推挽式開關電源的兩個開關器件有一個公共接地端，相對於半橋式或全橋式開關電源來說，驅動電路要簡單很多。

　　推挽式開關電源設計中基礎拓撲結構之一 

　　推挽電路就是兩個不同極性電晶體連接的輸出電路。推挽電路採用兩個參數相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在於電路中，各負責正負半周的波形放大任務，電路工作時，兩隻對稱的功率管每次只有一個導通，所以導通損耗小效率高。推輓輸出既可以向負載灌電流，也可以從負載抽取電流。 

　　如果輸出級有兩個三極體，始終處於一個導通、一個截止的狀態，也就是兩個三極體推挽相連，這樣的電路結構稱為推挽式電路或圖騰柱（Totem-pole）輸出電路。

　　

　　上圖為推挽變換器原理圖。推挽變壓器有兩個三極體在交替開關，已達到比單管工作電路的輸出功率，由於初級線圈的中心抽頭接在輸入電源的正極，這樣當一邊三極體導通時，另一邊的三極體要承受耐壓與兩倍的電源電壓，這對電晶體要求較高。 優點：  結構簡單，開關變壓器磁芯利用率高，推挽電路工作時，兩隻對稱的功率開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小。 缺點：  變壓器帶有中心抽頭，而且開關管的承受電壓較高；由於變壓器原邊漏感的存在，功率開關管關斷的瞬間，漏感極會產生較大的電壓尖峰，另外輸入電流紋波較大，因而輸入濾波器的體積較大。 

　

　　主流IC  SG3525是美國矽通用半導體公司推出的一種性能優良、功能齊全和通用性強的單片集成PWM控制晶片，它簡單可靠、方便靈活，輸出驅動我推拉輸出形式，增加了驅動能力；內部含有欠壓鎖定電路、軟啟動控制電路、PWM鎖存器，有過流保護功能，頻率可調，同時能限制最大佔空比。  IR2110 是美國IR公司生產的一款驅動器。它兼有光耦隔離（體積小）和電磁隔離（速度快）的優點，是中小功率變換器裝置中驅動器件的首選品種。  UC3846 採用定頻電流模式控制，改善了系統的線電壓調節率和負載響應特性，簡化了控制環路的設計。  IR2112S 是IR公司一款推挽式驅動器，它是高電壓、高放大率MOSFET和帶獨立的推挽放大器，為了自舉工作方式，門驅動器供電範圍從10V到20V。

　　工程師推薦：電流饋電推挽式逆變電路圖設計  電流饋電推挽式逆變電路如圖1所示，圖中直流電壓經電感L1送到變壓器Tr的中心抽頭，L1與跨接餘Tr初級繞組兩端的電容C2組成手續諧振電路，R1、R2、C1組成啟動電路，其原理同圖2，由於Np與Nb的正反饋作用，驅動VT1、VT2輪流交替導通。

　　

　　在這個電路中，開關電晶體集電極所承受的最高電壓約為直流電壓VDC的π倍。對於市電壓為110V/120V/127V的地區，採用這種電路是合適的。本電路電晶體輸出亦為正弦電壓。即使負載開路式短路，負載變化很大，逆變器任然可以連續工作，如圖1、2中即使一個燈管失效，電路仍能正常工作。  Motorola公司1996年生產的一帶二燈的電子整流器就是採用這種電路模式，器具體電路如圖2所示。 

　　

　　圖中C1、R1及VD組成啟動電路，高頻逆變電路由VT1、VT2、變壓器Tr、C2等組成，由變壓器提供正反饋，使得VT1、VT2輪流交替導通與截止。

　　推挽電路仿真及解析

　　

　　電路中的負載部分加了一個1歐的電阻，輸入端為直流100V直流電源，輸出的電壓的值為0.0782V，電流的值為0.07819A，仿真出的波形：

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