双极性电源提供电流的工作原理是怎么样的呐?下图的波形显示了双极性电源电路的工作状态。在 vin 端施加输入电压时,如果输入降至 12 v 以下,升压转换器会将其输出 vinter 调节至 12 v。如果 vin 超过标称 12 v 汽车电轨的 12 v 典型值,升压转换器会进入 pass-thru™ 。在这种模式下,顶部 mosfet q1 会在 100%占空比始终导通工作,所以不会进行切换操作;施加于 4 象限转换器的电压 vinter 相对稳定地保持在 vin。
图 1.vin 从 14 v 降低至 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 级器件(即升压转换器后接降压 / 反相)相比,这种方法大幅提升了系统效率。这是因为 pass-thru 模式下(系统大部分时间都处于此模式)的效率可以接近 100%,实质上将功率系统转变为单级转换器。如果输入电压降低至 12 v 电平以下(例 如,在冷启动期间),升压转换器将切换为将 vinter 至 12 v 调节至 12 v。采用此方法,即使输入电压急剧下降,4 象限转换器也能够提供±10 v 电压。
控制电压达到最大值(在本例中,为 1.048 v)时,转换器输出为+10 v。控制电压达到最小值(100 mv)时,转换器输出为–10 v。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,峰峰值幅度为 0.9048 v。由此得到的转换器输出为相应的 60 hz 正弦波,峰峰值幅度为 20 v。输出从–10 v 平稳变化为+10 v。
图 2. 与正弦控制信号呈函数关系的正弦波输出波形。vctrl= 0.5 v/div, vout = 5 v/div ,时标为 5 ms/div 。
在此工作模式下,4 象限转换器调节输出电压。输出电压由 u1 通过其 fb 引脚上的电阻 rfb 来感测。将该引脚上的电压与控制电压相比较,并根据比较结果调节转换器的占空比(即 qn1 上的栅极信号),使输出电压保持稳定。如果 vinter, control, 或 vout 发生变化,会进行占空比调制,从而相应地调节输出。mosfet qp1 与 qn1 同步开关,以实现同步整流,进一步充分提高效率,如图3所示。
图 3. 效率与负载电流的关系
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