低电压大电流变换器电路技术(图)

　　随着近年来半导体技术的不断进步，LSI的高速化和高密度化成为了有关厂商和研究机构竞相追逐的目标，致使LSI的驱动电压呈现出低压化的走势，而这又和降低与CMOS栅极电容器的充放电有关的电功率损耗等节能技术密切相关，因而进一步加快了微处理器工作电压的低压化。

　　另一方面，随着LSI中包容功能的增加（亦即人们对多功能化要求的日益增强），LSI的消耗电流有增大的趋势。这就向为LSI提供驱动功率的电源装置提出了在低电压条件下提供大电流的高效化课题。

　　另外，在微处理器方面，为了达到节能的目的，需要根据使用状况的变化对消耗电流进行急剧的改变。而且，还要求由此引起的电压波动非常小。目前，围绕能够满足以上种种要求的开关电源装置的开发，人们开展了大量的研究工作。本文将简要介绍几种主要的低电压大电流变换器电路技术。 电子技术书籍网

一、 抽头电感器（Tap Inductor）方式的变换器
　　在使用作为低电压大电流变换器的传统降压型变换器的场合，当输入电压为12V、输出电压为1V时，根据输入输出电压的关系所得出的占空因数D（Duty Ratio）是一个非常小的数值（0.08）。这就是说，当采用以往的降压型变换器来实现1V的低电压输出时，开关的导通时间会变得很短，且在这一短时间内将流过大振幅的峰值电流，导致损耗增加，想保持高效率变得十分困难。另外，开关的应力也会变大。
　　因此，人们开始考虑利用线圈匝数比（而不仅限于占空因数）来调整输入输出电压比。这就是抽头电感器方式的降压型变换器（图1），它用抽头电感器替代了降压型变换器的能量存储用电感器。其实，这种电路结构早在1966年就有人提出来了，曾在其他应用中受到过关注。近来，由于需要进行低电压输出的缘故，该电路技术再次引起人们的重视。

　　该抽头电感器方式的降压型变换器具有以下特点：
　　（1）与以往的降压型变换器相比，它能够以较大的占空因数来实现低电压输出。
　　（2）一个抽头电感器能够起到输出滤波器和电压变换两个作用。
　　（3）在以往的降压型变换器中，由于输入电压直接加在同步整流开关上，因此必需采用耐压较高的开关；而采用抽头电感器方式的降压型变换器时，加在同步整流开关上的电压是与输出电压相近的低电压，所以可使用低耐压、低接通电阻的MOSFET。

二、 推挽式正向变换器
　　推挽式正向变换器（Push-pull Forward Converter）是一种与交错方式的抽头电感器变换器相似的、采用绝缘变压器的提案，其电路构成见图5。这里，与上述交错方式的抽头电感器变换器一样，开关S1和S2相互进行电压钳位操作。而钳位电容器Ca的存储能量在开关S1或S2导通时被转出至输出。在此期间，输入也向输出传送能量，因此可等效地把正向变换器看做是一个并联的电路。

三、 两段式DC/DC变换器
　　通信设备用电源装置的输入电压为48V，与所需的输出电压的差异更大。在这种场合，如果用一个变换器来获得低电压输出，则变压器及抽头电感器的匝数比将变大，导致漏电感的增加，从而使效率下降。因此，采用变换器级联的两段式结构能够抑制匝数比的增加并减小漏电感，从而扼制了效率的下降。两段式DC/DC变换器有很多种，这里介绍的是图6 和图7所示的结构。

　　图6所示的两段式DC/DC变换器其前段是降压型变换器，后段是变形的电流型变换器。与过去的电流型变换器相比，这种变换器的特点是把绝缘变压器分为了两个。这样，通过使后段的开关S1和S2的导通期间相重合的方法，可由两条路径把能量传送至次级侧，有望获得更高的效率。另外，还利用第三级线圈进行了变压器的磁通复位（Magnetic Flux Reset），防止了变压器的饱和。

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