双极电源提供电流的工作原理分析

双极电源提供的电流的工作原理是什么?下面的波形显示了双极电源电路的工作状态。

在VIN端子上施加输入电压时,如果输入电压降至12 V以下,则升压转换器会将其输出VINTER调整为12V。

如果VIN超过标称12 V车轨的12 V典型值,则升压转换器将进入Pass-Thru™。

在这种模式下,顶部MOSFET Q1将始终以100%的占空比导通,因此将不执行任何开关操作。

施加到四象限转换器的电压VINTER在VIN处保持相对稳定。

图1. VIN从14 V降至5 V时的波形。

VIN= 5 V / div,VOUT = 5 V / div,升压SW = 10 V / div,时标为200 µs / div。

与典型的2级设备(即升压转换器,后接降压/反相)相比,该方法大大提高了系统效率。

这是因为直通模式(系统大部分时间都处于这种模式)下的效率可以接近100%,从本质上将电源系统转换为单级转换器。

如果输入电压降至12 V以下(例如,在冷启动期间),则升压转换器将切换以将VINTER调节至12 V至12V。

使用这种方法,即使输入电压急剧下降,4-象限转换器可提供±10 V的电压。

当控制电压达到最大值(在此示例中为1.048 V)时,转换器输出为+10V。

当控制电压达到最小值(100 mV)时,转换器输出为–10V。

控制电压与输出电压之间的关系如图2所示,其中控制电压为60 Hz正弦信号频率,峰峰幅度为0.9048V。

所得的转换器输出为相应的60 Hz正弦波,其峰峰值幅度为20V。

输出从–10 V平滑变化至+10V。

图2.正弦波输出波形与正弦控制信号的关系。

VCTRL = 0.5 V / div,VOUT = 5 V / div,时标为5 ms / div。

在这种工作模式下,四象限转换器调节输出电压。

U1通过其FB引脚上的电阻RFB感测输出电压。

比较此引脚上的电压与控制电压,并根据比较结果调整转换器的占空比(即QN1上的栅极信号),以保持输出电压稳定。

如果VINTER,CONTROL或VOUT发生变化,将执行占空比调制以相应地调整输出。

MOSFET QP1和QN1同步切换以实现同步整流并进一步充分提高效率,如图3所示。

图3.效率与负载电流之间的关系

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