曹向麗-高壓開關電路及設計與應用(編輯修改稿)
2025-02-12 17:35 本頁面
【文章內容簡介】 應的電源。 散熱的挑戰(zhàn) 隨著系統(tǒng)復雜性的增加，系統(tǒng)封裝的密度也相應增大。散熱成為系統(tǒng)硬件設計者必須面對的挑戰(zhàn)之一。同時，對電壓的穩(wěn)定性要求苛刻的高性能的計算設備還要求對它供電的電源進行管理。因此，減小電源的功耗，排除 PCB 和功率器件上的過熱點是非常重要的，這可以避免為已經(jīng)很熱的計算設備增加熱量。 3 輸入噪聲的挑戰(zhàn) 由于在許多通信子系統(tǒng)中，負載電源的分布總線通常使用 ， 總線上的噪聲必須減小，以確保從電源總線上獲得功率的邏輯設備正確工作。由于在降壓開關電源中輸入電流存在波動，這就需要大量的輸人電容或 LC 濾波器用以濾除輸入噪聲。這樣的濾波電路通常會由于輸出電流的增加或輸人電壓的降低而使體積和成本增加。 低成本要求的挑戰(zhàn) 成品的電源模塊，如 “ 磚型模塊 ” 是非常昂貴的。此外，標淮電源模塊對大多數(shù)應用而言，都遠遠超過實際所用電源的指標要求。因此，定制一種模塊會花費時間和額外的 費用，系統(tǒng)設計者應尋找其他節(jié)省成本的電源 。 減小功率晶體管開關損失可以采取的措施 （ 1）回能吸收電路：是將緩沖電容上的儲能返回電源或負載，或稱為無損吸收電路。 （ 2）有源箱位：是將電容器上的儲能，由功率晶體管操作，在所需時間加以利用。 （ 3） MOSFET 與 IGBT 并聯(lián)運行 :利用了 IGBT 通態(tài)壓降小、入們SFET 關斷速度快的優(yōu)點組合成一個性能優(yōu)良的等效開關器件，此方法可應用于各種電路。 IGBT 工作在軟關斷狀態(tài)，但電路屬硬開關性質，可用回能吸收電路減小 MOSFET 的關斷損耗。由于 其輔助電路簡單，只要驅動脈沖配合好，不論在滿載或空載，兩管的工作都能自動適配，負載電流小時兩管電流同時減小。 MOSFE 中沒有過大的峰值電流，可靠性高。沒 4 有像零電壓開通 (ZVS)和零電流轉移 (ZCT)諧振電路所有的幾乎是固定的對應于近于兩倍額定負載分量的峰值電流。 （ 4）零電壓開通 (ZVS)和零電壓轉換 (ZCT)：主開關管并聯(lián)一個吸收電容器，減小關斷損耗，相當于回能吸收電路； ZVS 工作過程是先將電容電壓放電到零，再開通主開關管。 ZVT 是指在主開關管兩端并聯(lián)一個諧振電感與輔助開關管串聯(lián)通路，來實現(xiàn)零電壓 開通的電路。 （ 5）零電流關斷 (ZCS)和零電流轉換 (ZCT)： ZCS 是指先將主開關管的電流減小到零，再關斷主開關管 。ZCT 是指在主開關管兩端并聯(lián)一個諧振電容器、諧振電感與輔助開關管串聯(lián)通路，來實現(xiàn)零電流關斷的電路。 通信電源設計新技術 多相技術 為提高電流容量，傳統(tǒng)的單相方案采用多個 MOSFET 并聯(lián)，再用一個龐大的電感器濾波，這種方法一方面會導致在 MOSFET 上產生較大的開關損耗，且在電感器和 MOSFET 焊盤上引起電流堆積，影響 PCB 板的可靠性；另一方面，由于效率與開關頻率都很低，必 須使用大輸出電感器，使瞬態(tài)響應變慢。多相拓撲結構基于現(xiàn)有的單相結構之上，能有效解決單相結構中較大的紋波電壓和較慢的瞬態(tài)響應之間的矛盾，非常適合低電壓大電流精密電源的設計。多相技術的主要優(yōu)點： ? 紋波電流的消除使輸人電容、輸出電感和輸出電容的體積及成本降低。 ? 輸人紋波電流的消除減少了輸人噪聲，這對于 分布式總線的應用更具有吸引力。 ? 可達到更快的負載瞬態(tài)響應。因為并聯(lián)輸出電感可以改善瞬態(tài)響應，比較小的等效電感可以提高輸出電流的轉換速率。 5 ? 可獲得更高的效率。這是由干多相技術有較低的開關損耗和一致的電流分 布，這更有助于減少熱量，提高整個系統(tǒng)的可靠性 。 一般來說相對于普通的單相 PWM 控制，多相 PWM 控制 DC/DC 變換器增加了一個或多個變換器，而且每個變換器的相位相對有一定間隔，如上圖的兩相 PWM 控制變換器的兩個變換器 ON/OFF 相對間隔為 180176。 。工作中功率被平均分配到兩個通道中，從
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