雙極性電源如何提供電流(雙極性電源原理分析)
雙極性電源提供電流的工作原理是怎么樣的呢?
下圖的波形顯示了雙極性電源電路的工作狀態。在VIN端施加輸入電壓時,如果輸入降至12V以下,升壓轉換器會將其輸出VINTER調節至12V。
如果VIN超過標稱12V汽車電軌的12V典型值,升壓轉換器會進入Pass-Thru?。在這種模式下,頂部MOSFETQ1會在100%占空比始終導通工作,所以不會進行切換操作;施加于4象限轉換器的電壓VINTER相對穩定地保持在VIN。

圖1.VIN從14V降低至5V時的波形。
VIN=5V/div,VOUT=5V/div,升壓SW=10V/div,時標為200μs/div。
與典型的2級器件(即升壓轉換器后接降壓/反相)相比,這種方法大幅提升了系統效率。這是因為Pass-Thru模式下(系統大部分時間都處于此模式)的效率可以接近100%,實質上將功率系統轉變為單級轉換器。
如果輸入電壓降低至12V電平以下(例如,在冷啟動期間),升壓轉換器將切換為將VINTER至12V調節至12V。采用此方法,即使輸入電壓急劇下降,4象限轉換器也能夠提供±10V電壓。
控制電壓達到最大值(在本例中,為1.048V)時,轉換器輸出為+10V。控制電壓達到最小值(100mV)時,轉換器輸出為–10V。
控制電壓與輸出電壓之間的關系如圖2所示,其中控制電壓為60Hz正弦信號頻率,峰峰值幅度為0.9048V。由此得到的轉換器輸出為相應的60Hz正弦波,峰峰值幅度為20V。輸出從–10V平穩變化為+10V。

圖2.與正弦控制信號呈函數關系的正弦波輸出波形。
VCTRL=0.5V/div,VOUT=5V/div,時標為5ms/div。
在此工作模式下,4象限轉換器調節輸出電壓。輸出電壓由U1通過其FB引腳上的電阻RFB來感測。將該引腳上的電壓與控制電壓相比較,并根據比較結果調節轉換器的占空比(即QN1上的柵極信號),使輸出電壓保持穩定。
如果VINTER,CONTROL,或VOUT發生變化,會進行占空比調制,從而相應地調節輸出。MOSFETQP1與QN1同步開關,以實現同步整流,進一步充分提高效率,如圖3所示。

圖3.效率與負載電流的關系
圖:ATA-4014高壓功率放大器指標參數
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