数字实现
有源钳位吸收器的数字实现有两个控制:控制1是吸收器延迟(自触发器边沿的吸收器PWM边沿中的可调延迟)。控制2为吸收器PWM导通时间。触发点为H桥对边引脚原边PWM上升沿的逻辑OR(如OUTC和OUTD)。吸收器PWM并不要求像主控PWM分辨率一样高的分辨率(如125 ps)。结果,触发所需时钟能支持较慢的速率(5 ns分辨率),这样还能节能(40倍系数)。这一概念也可以运用到副边上有中心抽头的功率转换拓扑结构。另外,该概念也可以用于单个开关,在这些开关中,每个功率晶体管上会放置一个分立式有源钳位开关吸收器单元。在这种情况下,有源钳位FET的驱动信号取自同步整流器的下降沿。
图5. 吸收器PWM的数字实现
ADP1055数字控制器提供了实现这一目标的必要工具。借助直观简单的图形用户界面,只需几分钟就能完成有源钳位吸收器的优化。ADP1055提供了两个选项来设置吸收器PWM,即通过SR1和SR2的逻辑组合或通过OUTC和OUTD信号的逻辑组合。在两种情况下,可以用两个选项配置吸收器PWM,如图6和图7所示。在上述所有情景下,都可以用吸收器延迟(设置死区时间)和吸收器导通时间微调优化参数。借助两个信号的逻辑组合和极性选择功能,用户完全可以自由地选择适当的吸收器组合。
图6. 使用选项1(SR1和SR2)的吸收器时序
图7. 使用选项2(OUTC和OUTD)的吸收器时序
全桥拓扑结构的实验结果
为了进行实验验证,选择的隔离式DC-DC转换器,其额定输入为48 V,额定输出为12 V、20 A,开关频率为125 kHz。拓扑结构为全桥,带一个副边,如图1所示。
图8展示了使用不正确的吸收器导通时间会导致多余振铃,同时还展示了同步MOSFET的振荡漏极电压,后者也反映在原边电流中。前沿尖峰也很严重,会导致不必要的EMI。
图8. 过多的吸收器导通时间
图9所示为优化的吸收器导通时间,其中,在同步MOSFET的漏极电压上无振铃。同时,前沿尖峰也几乎消除了。
图9. 优化的吸收器时序
图10所示为同步MOSFET在有源钳位吸收器不存在条件下的漏极电压。电压偏移可能非常严重,达稳态电压的1.5倍,并且MOSFET有可能进入雪崩条件。
图10. 不存在有源钳位吸收器
图11所示为有源钳位吸收器的有效性。前沿尖峰被完全消除,MOSFET漏极上无振铃。
图11. 存在有源钳位吸收器
图12. 0 A负载条件下的吸收器有效性
绿线:SR漏极,10 V/div
蓝线:钳位FET栅极-源极电压,5 V/div
黄线:负载电流,10 A/div
图13. 20 A负载条件下的吸收器有效性
绿线:SR漏极,10 V/div
蓝线:钳位FET栅极-源极电压,5 V/div
黄线:负载电流,10 A/div
数字实现
有源钳位吸收器的数字实现有两个控制:控制1是吸收器延迟(自触发器边沿的吸收器PWM边沿中的可调延迟)。控制2为吸收器PWM导通时间。触发点为H桥对边引脚原边PWM上升沿的逻辑OR(如OUTC和OUTD)。吸收器PWM并不要求像主控PWM分辨率一样高的分辨率(如125 ps)。结果,触发所需时钟能支持较慢的速率(5 ns分辨率),这样还能节能(40倍系数)。这一概念也可以运用到副边上有中心抽头的功率转换拓扑结构。另外,该概念也可以用于单个开关,在这些开关中,每个功率晶体管上会放置一个分立式有源钳位开关吸收器单元。在这种情况下,有源钳位FET的驱动信号取自同步整流器的下降沿。
图5. 吸收器PWM的数字实现
ADP1055数字控制器提供了实现这一目标的必要工具。借助直观简单的图形用户界面,只需几分钟就能完成有源钳位吸收器的优化。ADP1055提供了两个选项来设置吸收器PWM,即通过SR1和SR2的逻辑组合或通过OUTC和OUTD信号的逻辑组合。在两种情况下,可以用两个选项配置吸收器PWM,如图6和图7所示。在上述所有情景下,都可以用吸收器延迟(设置死区时间)和吸收器导通时间微调优化参数。借助两个信号的逻辑组合和极性选择功能,用户完全可以自由地选择适当的吸收器组合。
图6. 使用选项1(SR1和SR2)的吸收器时序
图7. 使用选项2(OUTC和OUTD)的吸收器时序
全桥拓扑结构的实验结果
为了进行实验验证,选择的隔离式DC-DC转换器,其额定输入为48 V,额定输出为12 V、20 A,开关频率为125 kHz。拓扑结构为全桥,带一个副边,如图1所示。
图8展示了使用不正确的吸收器导通时间会导致多余振铃,同时还展示了同步MOSFET的振荡漏极电压,后者也反映在原边电流中。前沿尖峰也很严重,会导致不必要的EMI。
图8. 过多的吸收器导通时间
图9所示为优化的吸收器导通时间,其中,在同步MOSFET的漏极电压上无振铃。同时,前沿尖峰也几乎消除了。
图9. 优化的吸收器时序
图10所示为同步MOSFET在有源钳位吸收器不存在条件下的漏极电压。电压偏移可能非常严重,达稳态电压的1.5倍,并且MOSFET有可能进入雪崩条件。
图10. 不存在有源钳位吸收器
图11所示为有源钳位吸收器的有效性。前沿尖峰被完全消除,MOSFET漏极上无振铃。
图11. 存在有源钳位吸收器
图12. 0 A负载条件下的吸收器有效性
绿线:SR漏极,10 V/div
蓝线:钳位FET栅极-源极电压,5 V/div
黄线:负载电流,10 A/div
图13. 20 A负载条件下的吸收器有效性
绿线:SR漏极,10 V/div
蓝线:钳位FET栅极-源极电压,5 V/div
黄线:负载电流,10 A/div
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