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基于 ZETA 拓扑结构的 DC/DC 转换器设计

作者:时间:2012-03-23来源:网络收藏

引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/177704.htm

同 SEPIC 类似, 通过一个在输出电压上下范围变化的输入电压提供正输出电压。 也需要两个电感和一个串联电容器(有时称飞跨电容)。SEPIC 使用一个标准升压进行配置, 转换器则不同,它通过一个驱动高端 PMOS FET 的降压转换器进行配置。ZETA 转换器是对不稳定输入电源进行调节的另一种方法,它就像一个低成本墙式电源。我们可以使用一个耦合电感来最小化电路板空间。本文将介绍如何一个运行在连续导电模式 (CCM) 下带耦合电感的 ZETA 转换器。

基本工作原理

图 1 显示了 ZETA 转换器的简单电路图,其由一个输入电容 CIN、一个输出电容 COUT、耦合电感 L1a 和 L1b、一个 AC 耦合电容 CC、一个功率 PMOS FET 即 Q1,以及一个二极管 D1 组成。图 2 显示了 Q1 为开启状态和 Q1 为关闭状态时,在 CCM 下运行的转换器。

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图 1 ZETA 转换器的简单电路图

若想要知道各个电路节点的电压,在两个开关都为关闭状态且无开关操作时对 DC 条件下的电路进行分析很重要。电容 CC 与 COUT 并联,因此在稳态 CCM 期间 CC 被充电至输出电压 VOUT。图 2 显示了 CCM 运行期间 L1a 和 L1b 的电压。

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图 2 CCM 运行期间的 ZETA 转换器

Q1 关闭时,L1b 的电压必须为 VOUT,因为其与 COUT 并联。由于 COUT 被充电至 VOUT,因此 Q1 关闭时 Q1 的电压为 VIN + VOUT;这样一来, L1a 的电压便为相对于 Q1 漏极的 –VOUT。Q1 开启时,充电至 VOUT 的电容 CC 与 L1b 串联;因此 L1b 的电压为 +VIN,而二极管 D1 的电压则为 VIN + VOUT。

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图 3 显示了通过各种电路组件的电流。Q1 开启时,输入电源的能量被存储在L1a、L1b 和 CC 中。L1b 还提供 IOUT。Q1 关闭时,CC 持续为 L1a 提供电流,而 L1b 再次提供 IOUT。

图 3 CCM 期间 ZETA 转换器的分量电流


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