
?uk博士的諧振轉(zhuǎn)換器降低了對電感磁性的要求
發(fā)布時(shí)間:2018-06-12 來源:Michael Dunn 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】?uk博士設(shè)計(jì)的?uk DC-DC轉(zhuǎn)換器以其輸入和輸出紋波電流低而聞名,可作為升降壓轉(zhuǎn)換器使用。本設(shè)計(jì)實(shí)例示出了?uk博士的一個(gè)新轉(zhuǎn)換器架構(gòu),這是一種諧振轉(zhuǎn)換器,即便在相當(dāng)?shù)偷念l率(例如50kHz)下運(yùn)行,仍然可以通過極少量的電感與大電容產(chǎn)生諧振。?uk博士傾向于保持低開關(guān)頻率,但提高頻率卻能以較小的LC值獲得較快的瞬態(tài)響應(yīng)。
很多工程師都知道Slobodan ?uk (發(fā)音類似chook) 博士,他是?uk DC-DC轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的設(shè)計(jì)者,這種轉(zhuǎn)換器以輸入和輸出紋波電流低而聞名,也可作為降壓-升壓器使用。
所以最近當(dāng)我注意到?uk博士又發(fā)布了一個(gè)新的轉(zhuǎn)換器架構(gòu)時(shí),我的興趣馬上就被調(diào)起來了。
我一直與這位和善的博士保持著聯(lián)系,但是不太清楚他的新設(shè)計(jì)情況。原型好像已經(jīng)建成,不過細(xì)節(jié)還沒有透露。
該設(shè)計(jì)被認(rèn)為是一種諧振轉(zhuǎn)換器,即便在相當(dāng)?shù)偷念l率(例如50kHz)下運(yùn)行,仍然可以通過極少量的電感(甚至可以只是PCB走線)與大電容諧振。

圖1:?uk博士提出的諧振降壓轉(zhuǎn)換器兼電荷泵。
我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的電路描述有點(diǎn)難以理解(這無疑說明我的能力還不夠),下面只是我對該設(shè)計(jì)的一些粗淺領(lǐng)會。
如果忽略電感器(用短路替換),它基本上就是一個(gè)電荷泵,以2:1的比例運(yùn)行。
設(shè)想電路或多或少處于平衡狀態(tài),開關(guān)如圖1所示:輸入電壓將在C1和C2之間被分壓。當(dāng)開關(guān)翻轉(zhuǎn)時(shí),C1將與C2并聯(lián)(通過S2和D1),傳輸一些電量以補(bǔ)充C2。
通過使用電感器,每個(gè)電荷泵(CP)相位是諧振周期的一半。這樣可以減少標(biāo)準(zhǔn)CP設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的電流尖峰,并且可以在不損失效率的情況下實(shí)現(xiàn)輸出電壓的占空比控制(因?yàn)殡姼袝档碗姾蓚鬏斔俾剩N蚁肟刂齐娐芬脖仨毑扇⊥话l(fā)模式,以便在低負(fù)載時(shí)保持輸出電壓不上升,因?yàn)樵陔姾赊D(zhuǎn)移階段,L2的能量將不斷轉(zhuǎn)移到電容器中。
D1和D2可以是實(shí)際的二極管,如果不介意損耗的話,但在大多數(shù)情況下應(yīng)該是同步開關(guān)。?uk博士指出,在這種情況下替代D2的FET可能需要在開路時(shí)阻斷電流,就像二極管一樣,但是其源極代替D2陰極的N溝道FET(如?uk博士的一個(gè)電路原理圖中所示的)將使一個(gè)體二極管指向錯誤的方向。背靠背FET可能是必要的,但是要有正確的控制電路,我認(rèn)為源可能在左邊。
通過這個(gè)設(shè)計(jì),我相信我的分析能力得到了提高,但如果你認(rèn)為我的分析哪里不對,請分享你對該電路的理解和看法。這是對我需要提高仿真技能的提醒嗎?我們拭目以待。
?uk博士似乎偏愛保持低開關(guān)頻率,但我認(rèn)為沒有理由不提高頻率,這樣可以較小的LC值獲得較快的瞬態(tài)響應(yīng)(但這樣會增加開關(guān)損耗)。具體有什么益處呢?讓我們看一些例子:
50kHz: 1000µF, 10nH 500kHz: 22µF, 4.6nH 2MHz: 6.8µF, 1nH
有時(shí),平方根運(yùn)算真是有用的。
那么,你對這個(gè)設(shè)計(jì)的潛在價(jià)值有何看法
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
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