NESP006 April   2024

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 簡介
  4. PSFB 運作原理
  5. PSFB 輸出整流器
  6. PSFB 的箝位選項
  7. PSFB 控制
  8. ‌同步整流器的運作模式
  9. 輕負載管理選項
  10. PSFB 設計範例
  11. 結論
  12. 10其他資源

PSFB 輸出整流器

PSFB 中整流器級的主要功能是將變壓器繞組的雙極性方波整流為 LO 輸入側的單極性方波。您選擇的整流器類型會因為不同的應用和要求而異。圖 13圖 15 展示了三種常用的整流器:全橋整流器、中心抽頭整流器和倍流整流器,而圖 16圖 17 則顯示了與整流器相關的波形。

‌使用全橋整流器時,當變壓器二次繞組電壓為正時,由一對對角二極體傳導電流為 LO 通電,而當變壓器二次繞組電壓為負時,由另一對對角線二極體傳導電流為 LO 通電。

使用中心抽頭整流器時,當變壓器二次繞組電壓為正時,一個輸出二極體會傳導電流為 LO 通電; 當變壓器二次繞組電壓為負時,另一個輸出二極體傳導電流為 LO 通電。

使用倍流整流器時,當變壓器二次繞組電壓為正時,LO1 僅透過一個二極體通電,而當變壓器二次繞組電壓為負時,LO2 僅透過另一個二極體通電。

表 2 列出了這些整流器之間的差異。對於同時具有全橋和中心抽頭整流器的 PSFB,由於雙極性到單極性波形轉換,LO 工作頻率是一初側 MOSFET 開關頻率的兩倍。具有倍流整流器的 PSFB 的輸出電感器,其工作頻率與一次側 MOSFET 的開關頻率相同。倍流整流器結構也意味著輸出電感上的最大 Deff 只能為 50%,而使用全橋或中心抽頭整流器則可達到 100%。

另外值得注意的是,對於中心抽頭整流器,每個整流器二極體的電壓應力為 2 VOUT/Deff;對於全橋和倍流器整流器,每個整流器二極體的電壓應力為 VOUT/Deff。與相同 Deff 和輸出電壓 (VOUT) 的中心抽頭整流器相比,全橋整流器的整流器電壓應力較低。由於倍流整流器的最大 Deff 只能達到 50%,因此在效率最佳化設計中,倍流器和中心抽頭整流器都將比全橋整流器具有更高的電壓應力水準 (Deff 接近其最大值),且具有相同的 VOUT

GUID-20240203-SS0I-SK99-6P0S-XGH5PXPZTXWM-low.jpg圖 13 具有全橋整流器的 PSFB。
GUID-20240203-SS0I-SD7L-PZJR-PHS2ZFPHZG6S-low.jpg圖 14 ‌具有中心抽頭整流器的 PSFB。
GUID-20240203-SS0I-STHQ-FWKT-PQRJC4TFWVXB-low.jpg圖 15 具有倍流整流器的 PSFB。
GUID-20240203-SS0I-VPVD-SX4G-PP6V4WP6ZHHL-low.jpg圖 16 PSFB 的波形。
註: 全橋整流器或中心抽頭整流器的波形。
GUID-20240203-SS0I-LV42-FJGH-2CKDVM32BM5C-low.jpg圖 17 具有全橋整流器或中心抽頭整流器的 PSFB 波形。

 

表 2 PSFB 輸出整流器的主要特性。
整流器類型 電感器運作頻率 允許的 Deff 範圍 二次繞組的數量 整流器元件的數量 輸出電感器的數量 特性
全橋式 主開關頻率的兩倍 0-100% 1 4 1 更好的變壓器利用率,有利於高靜態輸出電壓 (Vo)
中心抽頭 主開關頻率的兩倍 0-100% 2 2 1 元件數量最少,變壓器利用率較低
電流倍增器 主開關頻率 0-50% 1 2 2 更好的變壓器利用率,一半的 ILO