在一些需用高低電壓、大電流的地方，常常使用倍流整流電路。隨著開關電源技術的迅速發展，通信電源要求更大的輸出電流和更小的輸出電壓紋波。
基本介紹
- 中文名：倍流整流電路
- 套用：需要低壓，大電流的地方
- 工作原理：利用整流二極體和電感的整流
倍流整流,拓撲結構以及工作原理,
倍流整流
傳統上，通信電源變壓器副邊整流電路大多採用圖1(a)所示帶中心抽頭的全波整流電路，該電路拓撲結構簡單．器件總數少，二極體通態損耗小，但是變壓器副邊繞組的利用率較低。隨著開關電源技術的迅速發展，通信電源要求更大的輸出電流和更小的輸出電壓紋波。對低壓大電流輸出的變壓器而言，中心抽頭不僅給變壓器的沒計和製造帶來很大困難，而且外部引線的安裝和焊接也很難處理。
常用的倍流整流電路拓撲如圖l(b)所示，與傳統的變壓器副邊帶中心抽頭的全波整流電路相比，倍流整流電路有以下優點：減小了變壓器副邊繞組的電流有效值；變壓器利用率較高，無需中心抽頭，結構簡單；輸出電感紋波電流抵消可以減小輸出電壓紋波；雙電感也更適合於分散式功率耗散的要求。
與全波整流電路相比，倍流整流器的高頻變壓器的副邊繞組僅需一個單一繞組，不用中心抽頭；與全橋整流電路相比，倍流整流電路使用的二極體數量少一半。因此，倍流整流電路結合了全波整流電路和全橋整流電路兩者的優點。當然，倍流整流電路要多使用一個輸出濾波電感，結構略顯複雜。但此電感的工作頻率及輸送電流均為全波整流電路所用電感的一半，因此可做得較小。
拓撲結構以及工作原理
倍流整流器的電路拓撲結構如圖1和圖2所示，它們的構成元件是相同的，只是其中二極體和電感元件的位置有所不同，但兩個電路的功能是等效的。倍流整流器適用於推挽及橋式功率變換器變壓器（圖1和圖2中T所示）副邊側的高頻整流。在圖1中，變壓器的副邊繞組產生對稱的高頻正負方波電壓。當副邊繞組的上端電壓為正時，副邊電流經過L1、C和R、D2再回到副邊繞組；當副邊繞組的下端電壓為正時，副邊電流經過L2、C和R、D1再回到副邊繞組。倍流整流器按照這一過程，將高頻交流方波電壓整流為直流輸出電壓。
圖2電路的工作原理與圖1相同。與全波整流相比，倍流整流器的高頻變壓器的副邊繞組僅需一個單一繞組，不用中心抽頭。與橋式整流相比，倍流整流器使用的二極體數量少一半。所以說，倍流整流器是結合全波整流和橋式整流兩者優點的新型整流器。當然，倍流整流器要多使用一個輸出小濾波電感。但此電感的工作頻率及輸送電流均比全波整流器的要小一半，因此可做得較小，另外雙電感也更適合於分散式功率耗散的要求。
參照圖3中的符號，倍流整流器的具體工作波形見圖4。在圖4中，可以注意到如下幾點：
（1）高頻變壓器副邊平均輸送電流僅為輸出負載電流的一半。
（2）濾波電感平均輸送電流僅為輸出負載電流的一半，輸出負載電流由兩個電感同時分擔，每個濾波電感的工作頻率等於高頻變壓器頻。
（3）當一個電感在高頻變壓器副邊的電壓驅動下通過副邊輸送一半負載電流時，另一個電感也輸送著相對於輸出負載電流相同方向的另一半續流電流，且此續流電流下通過副邊繞組。由於此續流電流僅為輸出負載電流的一半，當副邊電壓再次改變極性時，此續流二極體的反向恢復尖峰電流較小。兩個二極體上的續流電流在死區期間是均衡分布的。
（2）濾波電感平均輸送電流僅為輸出負載電流的一半，輸出負載電流由兩個電感同時分擔，每個濾波電感的工作頻率等於高頻變壓器頻。
（3）當一個電感在高頻變壓器副邊的電壓驅動下通過副邊輸送一半負載電流時，另一個電感也輸送著相對於輸出負載電流相同方向的另一半續流電流，且此續流電流下通過副邊繞組。由於此續流電流僅為輸出負載電流的一半，當副邊電壓再次改變極性時，此續流二極體的反向恢復尖峰電流較小。兩個二極體上的續流電流在死區期間是均衡分布的。
3 倍流整流器正常工作條件
（1）無效整流純電感迴路的工作抑制條件
式中：L為L1或L2，w為開關頻率f的2π倍，即w=2πf。
（2）在圖4的波形中要保證L1及L2中的電流始終為正值，必須滿足如下條件：
a.要有足夠大的電感值，以保證電感紋波電流起伏波動值不大。
b.要保證兩個濾波電感中的電流均等變化。
（1）無效整流純電感迴路的工作抑制條件
式中：L為L1或L2，w為開關頻率f的2π倍，即w=2πf。
（2）在圖4的波形中要保證L1及L2中的電流始終為正值，必須滿足如下條件：
a.要有足夠大的電感值，以保證電感紋波電流起伏波動值不大。
b.要保證兩個濾波電感中的電流均等變化。
4 倍流整流器拓撲的優缺點
4.1 倍流整流器的拓撲的優點
（1）高頻變壓器的副邊僅需單一繞組，不需要變壓器中心抽頭，而且變壓器僅需輸送近似一半的輸出電流，使得變壓器結構更簡單。相比較而言，橋式整流雖然也是採用單一副邊繞組，但使用的二極體數量多一倍；全波整流雖然二極體用得少，但副邊繞組需要中心抽頭，製做複雜。
（2）在開關死區時，副邊側輸出（電感）電流基本上不通過高頻變壓器的副邊繞組續流。而且不會影響原邊性能，包括影響占空比的變化。
（3）具有兩種等效的電路拓撲結構可供變換選擇。 a.圖1適合於共陽二極體接法；圖2合適於共陰二極體接法。
b.共陽二極體接法特別適合於VDMOS的同步整流。將兩個二極體替換為VDMOS，而它們正好是共源極連線，很適合用在高頻主變壓器上的輔助帶中心抽頭繞組來同步驅動，如圖5所示。
c.有可能通過三點式（耦合）電感方式引入前置小電感，抑制二極體較大的反向恢復電流，如圖6所示。
（4）輸出濾波電感可以做得較小，較適合於分散式功率耗散。
因為倍流整流器的濾波電感的工作頻率為全波整流濾波電感的一半，等於開關電源的變壓器工作頻率；而且濾波電感駐輸送一半的直流輸出電流。倍流整流器的濾波電感可以比全波整流器的電感做得更小。
4.1 倍流整流器的拓撲的優點
（1）高頻變壓器的副邊僅需單一繞組，不需要變壓器中心抽頭，而且變壓器僅需輸送近似一半的輸出電流，使得變壓器結構更簡單。相比較而言，橋式整流雖然也是採用單一副邊繞組，但使用的二極體數量多一倍；全波整流雖然二極體用得少，但副邊繞組需要中心抽頭，製做複雜。
（2）在開關死區時，副邊側輸出（電感）電流基本上不通過高頻變壓器的副邊繞組續流。而且不會影響原邊性能，包括影響占空比的變化。
（3）具有兩種等效的電路拓撲結構可供變換選擇。 a.圖1適合於共陽二極體接法；圖2合適於共陰二極體接法。
b.共陽二極體接法特別適合於VDMOS的同步整流。將兩個二極體替換為VDMOS，而它們正好是共源極連線，很適合用在高頻主變壓器上的輔助帶中心抽頭繞組來同步驅動，如圖5所示。
c.有可能通過三點式（耦合）電感方式引入前置小電感，抑制二極體較大的反向恢復電流，如圖6所示。
（4）輸出濾波電感可以做得較小，較適合於分散式功率耗散。
因為倍流整流器的濾波電感的工作頻率為全波整流濾波電感的一半，等於開關電源的變壓器工作頻率；而且濾波電感駐輸送一半的直流輸出電流。倍流整流器的濾波電感可以比全波整流器的電感做得更小。
4.2 倍流整流器拓撲的缺點
（1）需要二個輸出電感（比全波及橋式整流多用一個電感）。
（2）需要採用電流模式控制來保證兩個濾電感中的電流均等。
（3）在副邊側，存在一個不通過輸出負載的無效整流電感迴路。因此倍流整流器存在一個正常工作條件（見上文）的要求。
（1）需要二個輸出電感（比全波及橋式整流多用一個電感）。
（2）需要採用電流模式控制來保證兩個濾電感中的電流均等。
（3）在副邊側，存在一個不通過輸出負載的無效整流電感迴路。因此倍流整流器存在一個正常工作條件（見上文）的要求。
