其它型式之直流電源轉換器電路

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1、其它型式之直流電源轉換器電路交換式電源供給器之理論與實務設計梁適安編著交換式電源供給器報告第四章1交換式電源供給器報告振玲扼流圈轉換器之應用‘CUK轉換器之基本工作原理前言2交換式電源供給器報告振玲扼流圈轉換器之應用大都應用於較小功率輸出，及價格成本較低之電源供應器上電路架構簡單，被廣泛的應用於10w至50w之輸出電路此種架構振盪頻率會隨輸入電壓或負載之不同而改變，因此也稱為FreeRunningBlockingOscillatorConveterRCC基本電路3交換式電源供給器報告(續)圖4-2RCC電路各點之電壓波形4交換式電源供給

2、器報告圖4-3RCC電路各點之電流波形(續)5交換式電源供給器報告振玲扼流圈轉換器之基本工作原理Vin輸入電壓提供至RCC電路時，R1上會有電流產生，並流經Q1之基極，使得Q1導通成為飽和狀態2.由於Q1導通，此時在初級側N1繞組上會有電流通過，此電流則為註：為電晶體之最大導通時間為變壓器繞組之電感值(4-1)6交換式電源供給器報告2.(續)在此同時，變壓器N3繞組上亦會有磁通建立，所以N3繞組上會有電壓Vb產生，使得R2上有電流產生，並流經Q1基極，繼續使得Q1在導通狀態。二次側N2繞組上之電壓因對二極體D1而言為逆向偏壓，故N2繞組

3、不會有電流過。因此，流過一次側N1繞組之電流就會成為變壓器之激磁電流，此時能量就會儲存在變壓器中。(4-2)7交換式電源供給器報告(續)4.由(4.1)式可得知，流經電晶體之電流Ic將隨時間成比例增大，可是當電晶體之基極電流成為不能使電晶體達到飽和狀態時，也就是βIb

4、由於極性反轉之關係，在N2繞組之電壓會將D1二極體導通，因此，原來儲存在變壓器之能量就會經由N2，D1，C1傳遞至負載輸出端。6.若輸出電壓為Vout，二極體D1之順向電壓降為Vd1，則跨於N2繞組之電壓Vn2為：(4-3)若N2繞組之電感量為Ls，則流經此繞組或二極體D1之電流則為：(4-4)9交換式電源供給器報告6.(續)或是(4-5)由於變壓器會將所儲存之能量全部移至輸出負載，因此，流經二極體D1之電流就會漸便為零，如此使得二極體D1變成在截止狀態。而此時在各組之上電壓則為零，不過轉換開關Q1則會因為起動電阻R1之作用而開始導通，

5、如此又再度回到原來剛開始之狀態，而這些ON，OFF之反覆動作，將會始電路持續振盪，達到Freerunning之結果。7.10交換式電源供給器報告(續)此電路之振當頻率fs會隨著輸入電壓以及負載之大小而改變，一般其關係式如下:(4-6)11交換式電源供給器報告(續)若輸出電壓為Vout，輸出電流為Iout，則輸出功率可以表示如下式：假設，輸入功率Pin與輸出功率Pout相等，則由上式可得知下式：(4-７)(4-８)12交換式電源供給器報告(續)由(4-8)式亦可得出初級側繞組之電感量Lp為(4-9)圖4-1之RCC電路中各點之電壓波形與電

6、流波形，如圖4-2與4-3所示13交換式電源供給器報告(續)由(4-8)式亦可得出初級側繞組之電感量Lp為(4-9)圖4-1之RCC電路中各點之電壓波形與電流波形，如圖4-2與4-3所示14交換式電源供給器報告‘CUK轉換器之基本工作原理1.由第二章中之三種轉換器結構的分析與討論，並由其電流波形圖則可獲知這些轉換器主要缺點就是在輸入端或輸出端會有脈動電流的形式產生。2.而此不連續的電流乃是造成高壓漣波的主要原因，甚至於會導致嚴重的傳導與輻射之電磁干擾EMI問題。3.而此三種基本直流轉換器的輸出電壓乃是由控制交換元件的導通時間或工作週期D

7、來決定。15交換式電源供給器報告(續)為了克服改進這些轉換器的缺點,在此會討論分析新型式無漣波的’CUK轉換器在圖4-4為新型式無漣波輸出的’CUK轉換電路架構及輸入與輸出電流波形圖4-4基本的’CUK轉換電路16交換式電源供給器報告(續)1.由圖4-4可得知皆為連續的電流，而非脈動的電流形式。2.此種轉換器則可推演出各種型式的’CUK轉換器電路，如圖4-5所示就是無隔離(nonisolated)型式的’CUK轉換器，而圖4-6所示為具有隔離(isolated)型式的’CUK轉換電器。17交換式電源供給器報告基本的’CUK轉換電路之操作

8、原理說明（一）1.由圖4-4可得知，功率開關MOSFETQ1在此當為交換原件使用，會在飽和與截止的區域操作。2.電容器C1當作為輸入端與輸出端之間的能量轉移元件。3.當功率開關Q1在關閉(OFF)狀態時，二