對低壓大電流輸出VRM而言,副邊變換器的功率損耗對整個(gè)電路的效率起著主要作用?因此,為提高電路的轉(zhuǎn)換效率,必須努力降低副邊變換器的損耗,特別是整流器損耗和變壓器的繞組損耗?用同步整流器(低壓MOSFET)替換肖特基整流器,可以減少整流器損耗;而降低變壓器的繞組損耗,必須努力減小副邊繞組電阻和流過的電流有效值?合理選擇繞組和變壓器結(jié)構(gòu),可以減小繞組電阻?采用倍流器( Current doubler)拓?fù)?可以減小副邊電流的有效值?與倍流器輸出相適應(yīng),變壓器原邊一般采用具有對稱工作方式的推挽變換器?半橋變換器和全橋變換器。

傳統(tǒng)推挽變換器的最主要問題是當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷(對Q1而言,t=to)時(shí),變壓器的漏感產(chǎn)生很大的尖峰電壓并加在管子兩端,這與反激變換器的工況相同?為了解決這一問題,提出一種新型的推挽正激( Push Pull Forward)變換器,其原理如圖2-75所示?

  與傳統(tǒng)推挽變換器電路相比較,推挽正激變換器電路中引入了一個(gè)鉗位電容C?在t=0~toa期間,Q1導(dǎo)通,Q2截止,輸入電壓V通過Q1加在繞組L1上,而電容C上的電壓Vc(等于Vn)則加在繞組L2上?這時(shí),電路就像是兩個(gè)正激電路并聯(lián)工作?當(dāng)Q1關(guān)斷后,漏感電流使Q2的反并二極管導(dǎo)通續(xù)流,而電容C將開關(guān)管Q1的端電壓鉗位在2Vm?因此,可以選用額定電壓較低的開關(guān)管,以降低通態(tài)損耗?平

該推挽正激變換器為一個(gè)二階系統(tǒng),其控制較簡單,瞬態(tài)響應(yīng)快,具有較高的轉(zhuǎn)換效率,而且變壓器和電感可以很容易集成在一起,從而大大提高變換器的功率密度?將內(nèi)置輸入濾波器的概念引入到推挽正激變換器中,提出了改進(jìn)型推挽正激變換器,如圖2-76所示?這一新拓?fù)渲械拈_關(guān)電流和繞組電流與推挽正激變換器中的相同,但輸入電流卻幾乎是平坦的?這是由于輸入電流同時(shí)流過兩個(gè)繞組且有紋波抵消作用,這正是內(nèi)置輸入濾波器的作用?改進(jìn)型推挽正激變換器的輸入濾波器尺寸可以大大減小,或直接利用變壓器的漏感作為輸入濾波器,且可與其他磁元件集成在一起,使變換器的效率得到大大提高?

推挽正激變換器圖                       改進(jìn)型推挽正激變換器

  VRM拓?fù)溆性S許多多,每種拓?fù)涠加衅涮攸c(diǎn)和適用的工況?將準(zhǔn)方波工作方式的同步整流Buck電路交錯(cuò)并聯(lián),可大大降低輸出電流紋波,從而減小輸岀濾波器的尺寸,同時(shí)滿足快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和高效率?高功率密度的要求?通過自耦合電感,可以拓展整流開關(guān)管的占空比,改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)性能,提高變換器整體轉(zhuǎn)換效率?有源鉗位電路可以抑制漏感引起的尖峰電壓,減少開關(guān)器件的電壓應(yīng)力,同時(shí)亦可降低電路損耗;將內(nèi)置輸入濾波器的概念引入到VRM拓?fù)渲?并利用集成磁技術(shù),可進(jìn)一步改善電路工況,減小濾波器尺寸?

  VRM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改進(jìn)或新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的提出,其基本思想是如何滿足VRM高效率?高密度和快速瞬態(tài)響應(yīng)的要求,同時(shí)非常重視包括磁集成技術(shù)在內(nèi)的集成封裝技術(shù)的運(yùn)用,并將能否采用集成技術(shù)作為判斷拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能優(yōu)劣的一個(gè)重要因素?因此,這應(yīng)成為我們今后研究VRM技術(shù)的努力方向?