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无桥隔离变换器

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boy59

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2021-7-28 09:17:50

AC/DC应用中一般先通过整流桥将交流转换成直流再进行隔离及其它操作，也可以直接对交流进行操作多数情况需要双向开关（比如头对头串联的俩MOS）另外采用变压器隔离的都需要考虑漏感的问题。

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		2 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-28 09:22:49
		借鉴正激变换器去磁绕组方式既可以少用开关又同时解决了漏感问题，可实现一种简单高效的无桥隔离电路。见下图用三极管控制的无桥隔离电路。电路原理图.jpg (58.41 KB, 下载次数: 24) 下载附件 2021-7-28 09:22 上传图1 三极管控制无桥隔离变换器上图中上下两部分电路完全对称，最左侧由小工频变压器整流经7818稳压至18V（也可从右侧高频变压器取电）。中间方框部分的电路是由三极管实现的方波电路，包含了使能控制和限流功能，这种电路的频率跟供电电压有关所以前面加了个18V的稳压管。当输入电压超过18V使能端才允许震荡电路工作，实现欠压保护功能。限流保护是利用三极管的Vbe=0.7V实现，限流保护发生作用时震荡电路的占空比会发生改变。最右侧为无桥隔离主电路，初级由两个NMOS、两个二极管及双绕组构成，次级接成正激拓扑增加一个小电感可以限制峰值电流，也可调换同名端接成反激模式实现升降压或PFC功能。回复 \| 举报 \|

			3 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-28 09:52:24
			下图是这种无桥隔离电路与普通直接整流桥方式的波形对比：波形.jpg (67.89 KB, 下载次数: 24) 下载附件 2021-7-28 09:51 上传图2 无桥隔离与整流桥波形对比这种无桥隔离电路可以限制浪涌电流，输出电压可控，驱动简单、有隔离变压功能，缺点是MOS管要承受两倍输入电压（反激模式电压低）。回复 \| 举报 \|

				4 bake_ql bake_ql 在线 LV8 副总工程师积分：7360 \| 主题：5 \| 帖子：828 访问空间发消息积分:7360 LV8 副总工程师 2021-7-28 21:34:11 倒数10
				这种方式的意义在于哪里，没有get到；工频变压器成本高，体积大；后级隔离有点类似RCC的电路吧，如果仅仅是为了简单，可以考虑RCC电路回复 \| 举报 \|

					5 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-28 23:17:35 倒数9
					工频变压器只是为驱动电路供电不需要很大，实际应用最好是在后面的高频变压器上通过辅助绕组取电，加辅助绕组会使电路看起来复杂所以文中只提了一下。用三极管搭电路是为了体现一种低成本驱动方式，驱动电路是由下面这种震荡电路改进得到的。震荡电路.jpg (15.5 KB, 下载次数: 25) 下载附件 2021-7-28 22:59 上传这里主要表现的是功率拓扑结构，从AC到DC变换并能实现隔离功能同常规实现方法相比这里的方法更简单紧凑。拓扑.jpg (34.28 KB, 下载次数: 21) 下载附件 2021-7-28 23:21 上传回复 \| 举报 \|

						6 能源消耗能源消耗离线 LV10 总工程师积分：14116 \| 主题：54 \| 帖子：3311 访问空间发消息积分:14116 LV10 总工程师 2021-7-29 08:45:48 倒数8
						上面电路图： 50HZ轮换上下两组工作，可以看成是交叉正激或反激拓补，疑问，由于有单向二极管存在和能量存储，没有续流复位回路怎么解决？不知道楼主是理论阶段，还是实物验证过。回复 \| 举报 \|

							7 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-29 09:20:54 倒数7
							两个MOS管中非开关状态的那一个要保持开启状态，以正激为例见下图复位.jpg (28.46 KB, 下载次数: 23) 下载附件 2021-7-29 09:20 上传回复 \| 举报 \|

								8 能源消耗能源消耗离线 LV10 总工程师积分：14116 \| 主题：54 \| 帖子：3311 访问空间发消息积分:14116 LV10 总工程师 2021-7-29 10:14:09 倒数6
								是开的，理论上可以的。实际应用成本不低，不可控，换能比丢失过半 . 需要变压器变比弥补，回复 \| 举报 \|

									10 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-29 15:04:34 倒数4
									Buck电路有这样的问题，因Buck路只能降压所以当输入低于输出（反射电压）时电路是不传递能量的。通常的整流桥+滤波电容也有同样的问题，也只有很短的时间内有能量传递，表现为功率因数低。 Buck模式是可以限流的还具备一定的调压能力，通常整流桥+滤波电容需要匹配限流电阻或电路。 Buck-boost模式可以升降压可以获得高功率因数可能效果更好，综合考虑成本不一定高。回复 \| 举报 \|

		9 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-29 14:52:55 倒数5
		AC输入时DCM模式反激保持定频、定占空比就是天然的PFC电路，用无桥反激隔离变换器搭建如下：反激PFC电路.jpg (28.46 KB, 下载次数: 22) 下载附件 2021-7-29 14:50 上传图3-1 无桥隔离PFC电路仿真时没有加滤波器，取较低的开关频率及较大的电感值，得如下仿真结果：反激PFC.jpg (99.38 KB, 下载次数: 22) 下载附件 2021-7-29 14:50 上传图3-2 无桥隔离PFC仿真波形反激PFC比较成熟所以这里不存在原理性问题也不展开讨论，有两个新问题需要思考或者说需要改进。 1、图3-2的仿真波形PF值是较低的需要加LC滤波器平滑（或由EMI滤波器替代），这里的LC是无源滤波器当负载不同（比如轻载）是否还能保持较高的PF值？ 2、单级PFC不能兼顾功率因数和输出工频纹波，为得到高功率因数一般都将环路的穿越频率设计的较低（比如1/5工频纹波）导致动态特性不佳，能否有一种方案同时解决高功率因数及动态响应这一问题？回复 \| 举报 \|

			11 能源消耗能源消耗离线 LV10 总工程师积分：14116 \| 主题：54 \| 帖子：3311 访问空间发消息积分:14116 LV10 总工程师 2021-7-29 17:01:44 倒数3
			功率因数得到提升，如果把自激震荡驱动部分改成可控他激，保持50HZ同步交替，这样就更完美了。回复 \| 举报 \|

				12 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师 2021-7-30 08:57:42 倒数2
				是的，用三极管搭电路有点辛苦特性也不佳，后续准备用运放、比较器、逻辑电路或专用IC等来做控制。回复 \| 举报 \|

		13 boy59 boy59 离线 LV10 总工程师积分：16430 \| 主题：118 \| 帖子：2779 访问空间发消息积分:16430 LV10 总工程师最新回复 2021-7-30 16:38:06 倒数1
		加入无源滤波器LC后发现之前未考虑到的问题，见下图： PFC问题波形.jpg (60.5 KB, 下载次数: 18) 下载附件 2021-7-30 16:27 上传图4复位绕组引发电流畸变由于这种电路带复位绕组的当输入电压Vin< Vor（反射电压）时励磁电流会从复位绕组返回到输入Vin并引起电流畸变、功率因数降低，所以电路需做一点改动保证Vin<Vor时不开启复位绕组。改进后的波形验证如下：重载轻载波形对比.jpg (71.79 KB, 下载次数: 22) 下载附件 2021-7-30 16:27 上传图4-2 轻、重载波形对比跟之前估计的一样，无源滤波器不能很好的兼容轻、重载（或高、低压）如果设计满足重载高PF则轻载时PF会降低。回复 \| 举报 \|

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