1、华-亏弛巨第：届电活丝木研纠金论立 20021130 南童驱动成为问题。然后由于电感电流的上升和一F降速度的极大差异。将会使电流的响应速度产生不对称。在上开关管导通的时期，电感电流的上升速度为：didt|rise=(vin一)L t但管子关断后电流的下降速度为：didtfaI=VoL (3)这样由于电感电流的下降速度很慢，就会影响到VRM的响应速度。最后，同时也是最重要的问题就是这样的的BUCK电路丁作效率比较低尤其在高频时。因为上开关管的关断电流即为输出电流的尖峰值，所以关断损耗就比较明显。同时，下开关管的寄生二极管的反向恢复问题也会成为产生低效率的一个冈素。所以很多拓扑电路已经被提出来改善
2、12V输入VRM的工作性能。比如象ActiveClamp CoupleBuckConverter等电路1。但在这些电路中，互感耦合BUCK电路(即TI型BUCK电路)是因为其简单的结构而最吸引人的5，6。因为相对其它拓扑电路而言，它最大的优势就是只在原先传统BUCK电路的基础上进行了非常小的一点改动，即从很大程度上改善了电路的性能。当然实验结果证明这种BUCK电路也存在一些不可忽视的问题，因此在第1I部分将会介绍和分析TI电路的优势和存在的问题。住第1II部分将引进一种钳位电路来解决TI电路所存在的一些问题。改善后TI电路的设计和实验结果将在第部分讨论。2 TI型BUCK电路的介绍如下图2我们
3、可以看到的是一个单相的TI础BLCK电路。相对丁传统的BUCK电路，TI电路的改进在于埘一个耦合电感代替了原本的输出滤波电感。显而易见，在经过这样的改动以后，充电和放电时期的电感量就产生了不同。比如，在充电时，线圈wl和w2是同时有效的，但在放电时，只有w1有效。这就意味着在原先BUCK电路的基础上TI电路又增加了一个耦台的电感w2。现在假定Nl和N2分别代表两个线圈电感的匝数，我们可以定义一个转换变量：F(、1+、2球i t4、从这里就可以看出这种电路的改动引进了一个新的自由度O，通过改变n的大小，可以使电路I：作在最理想的状况F，幽2根据线圈wl上伏秒平衡的荧系，可以通过理论推导得到TI璀
4、BUCK电路上开犬管Ql的开芙比率bfn她o)，IVin+fn一-I)voj l色)华孽沾叠第：届电溽监泰研讨金论立 20021130 ；南童从这个式子可以发现，当n=l时，k=VoVin，即为传统BUCK电路的开关占空比但是当nl时，k的大小就会随着rl的增大而增大。比如说，当输入12V，输出为5V，在n=2的时候，k的人小就几乎翻倍。由此可以看出在相同的输入和输出电压下可以通过改变自由度n的值来延伸开关管的占空比这样一来，存在下传统BUCK电路里由于k很小而引起开关管驱动的问题就得到了解决接着因为在TI型BUCK电路里充电和放电时的电感蜒不同，就有可能通过选择一个恰当的n值来取得电感电流上
5、升平|“降的速度相同。假设w1的电感掇为Lwl，则在电路上开关管Q1开通的时候，线圈w1上的电流上升速度为：didl-ise=(vJnVo)加*Lwl) (6)而Q1芙断区间里w1上的电流下降速度为：didtfall=VoLwl (7)通过对上面两个式子的分析，可以发现在输出为15v电压时，当n取大概25左右可以使电流上升和F降的速度相同，即取得了一个对称的电流响应。TI型BUCK电路相对传统BUCK电路最大的改善在于它取得了更少的开关损耗和更高的工作效率。首先就是上开关管Ql的关断电流相对传统BUCK电路要小了很多，所以关断损耗也得到了相应的抑制：然后就是由于TI电路中耦合电感之间漏感的存在
6、，下开关管Q2体-二极管的反向恢复问题就得到了缓解，即在上管开通时，Q2体二极管反向恢复叱流的didt被漏感所限制，但在传统BUCK电路中只有极小的寄生电感用于对didt进行抑制，更小的didr意味着更小的反向恢复尖峰电流和更少的反向恢复损耗。不过尽管TI型BUCK电路使原先传统BUCK电路由于极小开关比率而引起的种种问题得剑了比较理想的解决，但在TI电路的应用中仍然存在着两个不可忽视的问题。首先是上开关管Ql f J极驱动电压的问题。可以发现，在上管关断时它的源极对地的电位变为负值，这样如果我们假设Q1的门极电位为Vcc的话，该管的驱动电压：Vgs=Vcc+向一*Vo (8)由此可以发现当n
7、很人的时候，这个驱动电压也就会过于的人，而损坏管子。男一个更严重的问题是TI电路中耦合电感漏感能量的问题。因为耦合电感不可能达到耦合系数为1，所以在wl和-2之间必然有漏感的存在。当上开关管Q1关断时，w2中漏感的能量将无法反馈到w1中，所以它就通过Ql漏源极问的电容进行充电。这样，所有原先储存在漏感中的能量就全部的释放到这个小电容中，从而产生了一个大的尖峰电压。这个尖峰电压不仅会使开关损耗增加，并很有可能导致上开关管的破坏现在已经提出了一些关于解决TI型BUCK电路所存在问题的方法。尽管这些方法都是以低损耗为目标，但它们都引进了第3个耦合电感，这样就增加了电路的复杂程度。F面将推荐的是一个简
8、单的钳位电路，它不仅可以解决现在TI型BUCK电路里所存在的问题，而且还保持了原先电路结构简单的优良特性。3一个新颖的钳位电路关丁上一部分提出的TI型BUCK电路所存在的第一个问题，即开关管Q1门极驱动电压的问题，町以通过重新安排电感w2和开关管Ql的位置来解决。如下围3所示是经过改动的电路结构从图中我们可以发现，通过这次改动，上开关管Ql的源极与下开关管Q2的漏极连在了一起，这样一来当Q1关断时，它的驱动电压Vgs=Vcc所以也就不存在原先受n大小限制的问题了。在这个改动过的电路的基础上，提出了一个用两个二极管和一个电容组成的钳位电路来用于解决上部分TI型BUCK电路所存在的第二个问题即漏感能量释放的问题。具体的电路结构蛇圈4。
