一种高效率绕组自驱同步整流反激DC/DC变换器研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.08.003

电器与能效管理技术 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (8): 18-22.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.08.003

一种高效率绕组自驱同步整流反激DC/DC变换器研究

程铭, 黄吉, 陈立川

中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060

收稿日期:2022-03-25 出版日期:2022-08-30 发布日期:2022-10-11
作者简介:程铭(1982—),男,高级工程师,主要从事模块电源研究。|黄吉(1995—),男,工程师,主要从事模块电源研究。|陈立川(1994—),男,工程师,主要从事模块电源研究。

Research on a High-Efficiency Winding Self-Driven Synchronous Rectification Flyback DC/DC Converter

CHENG Ming, HUANG Ji, CHEN Lichuan

Sichuan Institute of Solid State Circuits,China Electronics Technology Group Corp., Chongqing 400060,China

Received:2022-03-25 Online:2022-08-30 Published:2022-10-11

摘要/Abstract

摘要：

同步整流技术广泛应用于开关电源中,利用低导通电阻的MOS管替代肖特基二极管整流可以提高转换效率。为了解决自驱同步整流需要复杂关断控制电路的问题,对一种绕组自驱同步整流反激DC/DC变换器进行研究,分析了变压器漏感对同步整流管工作状态的影响,通过变压器及电路仿真得到最优化漏感设计方案。根据分析结果设计了一款输出5 V/20 W的绕组自驱同步整流反激DC/DC变换器,最高效率达到89.7%。所研究的电路适用于小体积同步整流DC/DC变换器应用,提升功率密度。

关键词: 绕组自驱, 同步整流, DC/DC变换器, 漏感

Abstract:

Synchronous rectification technology is widely used in switching power supply.The rectification based on MOSFET with small R_ds(on) instead of schottky diodes can improved conversion efficiency.In order to solve the problem of complex shutdown control circuit for the self driving synchronous rectification,a winding self-driven synchronous rectification flyback DC/DC converter is studied.The influence of leakage inductance on the working state of synchronous rectification MOSFET is analysed.The optimal design of transformer leakage inductance is obtained by the transformer and circuit simulation.A 5 V/20 W output winding self-driven synchronous rectification flyback DC/DC converter with efficiency up to 89.7%is designed.It is suitable for the small volume synchronous rectification DC/DC converter to improve the power density.

Key words: winding self-driven, synchronous rectification, DC/DC converter, leakage inductance

中图分类号:

TM46

程铭, 黄吉, 陈立川. 一种高效率绕组自驱同步整流反激DC/DC变换器研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(8): 18-22.

CHENG Ming, HUANG Ji, CHEN Lichuan. Research on a High-Efficiency Winding Self-Driven Synchronous Rectification Flyback DC/DC Converter[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2022, 0(8): 18-22.

图/表 12

图1

图2

图3

表1

表2

图4

表3

图5

图6

图7

图8

图9

项目	全交错	二次侧夹一次侧	一次侧夹二次侧	不交错
第2层	B	B	A1	A1
第3层	A1	A1	B	A2
第4层	B	A2	B	B
第5层	A2	B	B	B
第6层	B	B	A2	B
第7层	C	C	C	C
L_σ/μH	0.006	0.011	0.014	0.027
L_P /μH	16.39	16.28	16.37	16.28
L_S/μH	2.34	2.31	2.35	2.32

漏感L_σ/μH	VT1峰值电流/A	VT2漏感尖峰电压/V
0.006	9.6	12
0.011	4.3	18
0.014	3.1	19
0.027	3.0	23

名称	型号	参数
一次侧功率管 VT2	SI7738 VISHAY	150 V/30 A/38 mΩ
同步整流管 VT1	BSC190N15N INFINION	150 V/50 A/19 mΩ

[1]	PRESSMAN A I, BILLINGS K, MOREY T. Switching Power Supply Design[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2010.
[2]	廖建军, 鄢毅之, 余海生, 等. 一种高效率小功率开关电源设计[J]. 微电子学, 2013, 43(3):395-400.
[3]	付鹏, 张恒浩, 尹华. 一种机载宽输入DC/DC变换器设计[J]. 电器与能效管理技术, 2021(2):75-80.
[4]	刘松, 廖建军, 张纯亚. 基于初级控制的DC/DC反激开关电源设计[J]. 电器与能效管理技术, 2019(16):68-72.
[5]	KAZIMIERCZUK M K. Pulse-width Modulated DC-DC Power Converters[M]. New Jersey: Wiley, 2008.
[6]	KIM B S, RYU H S, SHIN M S, et al. Design of flyback converter with volatage driven synchronous rectifier:IEEE 12th International Power Electronics & Motion Control Conference[C]. 2006.

[1]	姜冬怡, 杨松, 张纯亚. 一种单端反激同步整流防倒灌驱动电路设计[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(2): 53-57.
[2]	张纯亚, 姜冬怡, 蒋云杨. 一种倍压型反馈供电电路设计[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(2): 58-63.
[3]	景华峰, 林维明. 一种组合LED驱动电路及其BPSK通信调制策略研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(12): 13-21.
[4]	安金海, 邢星围, 张畅. 基于耦合电感的零输入电流纹波高增益DC/DC变换器[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(12): 39-47.
[5]	王同, 周杰, 肖华根, 苏敏超, 吴义虎. 一种低电流纹波电解电源及其控制方法[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(7): 56-61.
[6]	金阳, 张森, 程铭. 具同步整流的有源箝位反激双路输出DC/DC变换器设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(7): 62-66.
[7]	郑堃, 宋超, 刘松. 数字双闭环控制下全桥同步整流电路建模及环路设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(3): 51-55.
[8]	孙毓璞, 徐玉珍. 基于新型升压单元的零纹波高增益DC/DC变换器[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(4): 63-69.
[9]	洪邦光, 陈威, 张海跟. 基于TSK模糊自适应PI控制的移相全桥变换器的设计与仿真[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(4): 70-76.
[10]	付鹏, 张恒浩, 尹华. 一种机载宽输入DC/DC变换器设计[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(2): 75-80.
[11]	张超, 张鑫, 谢战洪. 基于超级电容的新能源汽车复合储能控制策略优化[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(11): 58-66.
[12]	张恒浩, 宋浩谊, 黄超. 一种反激变换器自驱同步整流设计[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(11): 80-84.
[13]	罗敏, 梁晖. LC串联谐振型双向DC/DC变换器研究^*[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(2): 30-40.
[14]	段宛宜, 王辉. 一种Boost级联式高增益DC/DC变换器^*[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(2): 54-60.
[15]	金宁德, 王海欣, 黄海宏. 移相全桥逆变器-同步整流变换器系统的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(11): 65-69.

一种高效率绕组自驱同步整流反激DC/DC变换器研究

Research on a High-Efficiency Winding Self-Driven Synchronous Rectification Flyback DC/DC Converter

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 12

参考文献 6

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价