DC-DC變壓器概念

縱觀前面的所有5V1A電源適配器正激變換器拓?fù)?，高頻變壓器已經(jīng)被作為是電源適配器變換器拓?fù)湔w的一個(gè)部分?？墒?，也可以證明變壓器并不改變變換器的基本形式。其標(biāo)準(zhǔn)基本部件是降壓和升壓變換器。在所有正激變換器結(jié)構(gòu)中，變壓器的主要功能是提供輸入輸出間的電隔離和電壓轉(zhuǎn)換。

在變壓器級(jí)引入理想DC-DC變壓器（可在直流輸入時(shí)提供直流輸出的變壓器）的概念很有用。雖然從傳統(tǒng)的理想變壓器形式來看，這似乎是奇怪的概念。理想變壓器可以通過從直流到交流的所有頻率面沒有功率損耗。它可提供任何需要的電壓或電流比例系數(shù)，以及輸入輸出間無限好的電絕緣。它可以對(duì)所有繞組提供相同的性能。很明顯這樣的理想器件是不存在的。

6V電源適配器DC-DC變壓器概念的基本原理

對(duì)DC-DC變壓器概念感到奇怪的原因是對(duì)非理想器件的公認(rèn)，實(shí)際變壓器只能在很短時(shí)間將直流輸入傳送到直流輸出，這是由于電感有限且磁心很快飽和。可是利用在飽和出現(xiàn)前將所有變壓器接線端反向的方法，可以克服該實(shí)際局限性。

旋轉(zhuǎn)直流變換器和同步振蕩器（示于圖中，但現(xiàn)在已不用）正是這樣工作的，即借助于轉(zhuǎn)換開關(guān)或電同步繼電器來完成變壓器輸入和輸出端反向的物理過程。下面將對(duì)該簡(jiǎn)單的振蕩器進(jìn)行詳細(xì)分析

圖中，開關(guān)S1（a）和S1（b）同軸且彼此同步。該同步振蕩器電路（除機(jī)械限制外）是一個(gè)幾乎理想的DC-DC變壓器。開關(guān)是通過感應(yīng)進(jìn)行的，因此是完全雙向作用的。該變壓器可將直流從輸入傳遞到輸出或反之。這完全是由于機(jī)械開關(guān)的雙向性質(zhì)。該電路為現(xiàn)代DC-DC變壓器概念提供了一個(gè)很好的模型。

攝像機(jī)電源適配器在現(xiàn)代半導(dǎo)體替代電路中，因?yàn)橛蔁o方向的半導(dǎo)體代替了機(jī)械開關(guān)，所以不存在雙向作用。在方波DC-DC變換器中，原邊開關(guān)S1（a）的作用由2個(gè)無方向的晶體管或功率MOSFET來完成，而副邊同步開關(guān)S1（b）的作用由二極管整流器來完成?？墒腔靖拍钆c同步振蕩器的相同（在飽和出現(xiàn)前，保證將變壓器的輸入和輸出反向，從而實(shí)現(xiàn)DC-DC變換）。

DC-DC變壓器舉例

在本例中，用推挽變換器來說明其工作原理。圖2。17。2表示了一個(gè)典型的自激振蕩方波變換器。這種變換器的特點(diǎn)是以全導(dǎo)通角工作，即不使用脈寬調(diào)制，每個(gè)晶體管的導(dǎo)通占整個(gè)周期的50%。同時(shí)在這種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)中，變換器沒有調(diào)節(jié)作用，直流輸出電壓會(huì)隨輸入而變化。

當(dāng)變換器以這種方式工作時(shí)，就是一個(gè)真正的DC-DC變壓器。其主要功能是提供升高或降低的直流電壓或電流、電隔離和多個(gè)輸出。這些輸出根據(jù)需要可以是獨(dú)立的、共地的或反極性的。

由于是自激振蕩，所需要的驅(qū)動(dòng)元件很少，變換器具有損耗非常低的優(yōu)點(diǎn)。全導(dǎo)通角工作使輸入和輸出非常接近于直流，所以幾乎不需要濾波?！?nbsp;電源適配器廠家直銷】

DC-DC變壓器的輸入阻抗對(duì)輸出阻抗的影響非常小。全導(dǎo)通角工作使變壓器的利用率和效率很高。在多輸出應(yīng)用中，各個(gè)獨(dú)立輸出之間的統(tǒng)一調(diào)整性很好，一般好于2%。

示于圖中的簡(jiǎn)單自激振蕩變換器是一種Royer電路的改進(jìn)電路，該電路在第14、15和16章中已有更全面的描述。雖然這種變換器通常依靠變壓器的飽和來啟動(dòng)兩個(gè)開關(guān)管的轉(zhuǎn)換，但在本例中，轉(zhuǎn)換時(shí)的集電極電流由R3和R4以及D1和D2的齊納電壓決定，變壓器并不飽和，因此提供了過載保護(hù)檢測(cè)。這是在原Royer電路的增益限制開關(guān)作用上的一個(gè)相當(dāng)大的改進(jìn)。

這種簡(jiǎn)單的DC-DC變換器還有許多變化，但工作原理是類似的。它的主要吸引力是極低的成本和極有效率的工作。有時(shí)認(rèn)為其缺點(diǎn)是出現(xiàn)在這些簡(jiǎn)單系統(tǒng)中的頻率變化（因?yàn)檩斎腚妷汉拓?fù)載的變化）?？墒怯捎谳斎胼敵鰬?yīng)是直流，與工作頻率無關(guān)，所以若有有效的屏蔽措施，在所有的應(yīng)用場(chǎng)合這種情況是可以接受的。

DC-DC變壓器（自激振蕩方波變換器）由于沒有調(diào)節(jié)功能而不能單獨(dú)使用。因此通常要附加其他的調(diào)節(jié)電路以形成可調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。

對(duì)于低功率應(yīng)用場(chǎng)合，比如說較多到10W，這種變換器常常使用線性三端輸出調(diào)節(jié)器，在單獨(dú)直流輸入時(shí)對(duì)所有多輸出進(jìn)行全調(diào)節(jié)。

常常將這些小功率可調(diào)節(jié)變換器制造成密封的部件，用來產(chǎn)生附加的局部電源適配器電壓這些部件常常直接安裝在用戶印制電路板上。

對(duì)于大功率應(yīng)用場(chǎng)合，簡(jiǎn)單的單變壓器電路可以用來為較大的變換器提供驅(qū)動(dòng)，得到雙變壓器自激振蕩變換器。其優(yōu)點(diǎn)是使較大的變壓器不會(huì)工作于飽和方式。

開關(guān)變換器可以位于DC-DC變壓器之前，具有對(duì)直流變壓器輸出的閉環(huán)控制。對(duì)于多輸出應(yīng)用場(chǎng)合，由于DC-DC變壓器的低24V2A電源適配器阻抗提供了非常好的負(fù)載特性，并對(duì)附加輔助輸出具有交叉調(diào)節(jié)作用，所以這是理想的組合。

應(yīng)注意理想形式的DC-DC變壓器只提供電壓變換和原邊與副邊的隔離，因此它只是種溫和的模塊。它不改變功率控制方法的基本特性。降壓變換器仍然是保持轉(zhuǎn)換特性不變的降壓變換器，升壓變換器也同樣如此。降壓或升壓過程通常融入DC-DC變換器中使這些基本關(guān)系不易被察覺。

總之，降壓或升壓變換器位于DC-DC變換器之前或之后，甚至集成于DC-DC變換器內(nèi)部，它們保留了基本降壓或升壓變換器的所有特性。