【正文】 本文對傳統(tǒng)的多路輸出控制技術(shù)進行了簡單介紹和總結(jié)，對于輸出精度不高的場合，低成本的無源調(diào)節(jié)方式可以滿足設(shè)計要求。 此外，通過擴展橋臂還可以實現(xiàn) 2N 一 1 路輸出 (N為橋臂數(shù) )，每一路都能獲得精確控制。文獻提出了一種基于 PWM—PD 控制技術(shù)的全橋式多路輸出變換器，見圖 8。該控制電路可以通過模擬集成芯片實現(xiàn)，亦可采用數(shù)字控制，控制信號 dA、 dB、 dd 應(yīng)滿足下面條件，如圖 6(b)所示。占空比 dA、 dB 分別為 VTA、 VTB 的同頻控制信號，控制第一路和第三路的輸出電壓。利用 PWM—PD 多路輸出技術(shù)獲得的獨立控制參數(shù)個數(shù)多于拓撲中可控器件的個數(shù)。以兩路輸出的 Buck 變換器為例，如圖 5 所示。當 S S S3 都關(guān) 斷，沒有任何負載與恒流源接通時， Sr 導(dǎo)通，恒流源通過 Sr 續(xù)流。根據(jù)不同的電路拓撲，電路可工作在斷續(xù) (DCM)模式，也可工作在連續(xù) (CCM)模式，還能實現(xiàn)輸出的雙極性。 2 新奇的多路輸出技術(shù) 1)恒流源實現(xiàn)多路輸出技術(shù) 傳統(tǒng)的多路輸出技術(shù)存在交叉調(diào)整率較差或者電路過于復(fù)雜等問題，恒流源多路輸出技術(shù)通過對幾個控制開關(guān)的簡單控制可很好的實現(xiàn)對不同負載的供電。但它們實現(xiàn)起來比較簡單，不增加電路的復(fù)雜性，適用于對輸出電壓精度要求較低的場合。無源調(diào)節(jié)包括耦合電感調(diào)節(jié)控制和加權(quán)電壓反饋調(diào)節(jié)控制兩種，如圖 1 所示。本文首先介紹了幾種傳 統(tǒng)的多路輸出技術(shù)，并對其進行了簡單的分析和總結(jié)。10%（主路） 1輸出過載保護： 105%150% 1輸出過壓保護： 115%150% 1耐壓：輸入 輸出 3KVAC/min（ ）、輸入 地 、輸出 地 1絕緣阻抗： ≥100MΩ（ 500VDC） 1工作環(huán)境溫度： 045℃ 、 10℃ 60℃ 、 25℃ 60℃ 、 25℃ 75℃ 1安全標準：符合 GB4943， UL1950， EN60950， CE， CCC 等安全規(guī)范 EMC 標準：符合 EN55022 CLASS B， FCC Part 15,EN61000 21. 壽命：可以在 45℃ 的環(huán)境溫度下，滿載工作一年以上。下面我們給出開關(guān)電源的主要技術(shù)參數(shù)，客戶選用產(chǎn)品時應(yīng)參閱相應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格書。但由于受電源尺寸的限制，單純的增大間距并非解決問題的最佳途徑，更為合理的方法是根據(jù)干擾電場的分布情況將敏感線路放在干擾較弱的地方。對于電場屏蔽，屏蔽外殼一定要接地。此外，還要對變壓器、電感器、功率器件等采取有效的屏蔽措施。 圖 4 開關(guān)電源交流側(cè) EMI 濾波器電路 圖 5 是開關(guān)電源的直流輸出側(cè)濾波電路，它由共模扼流圈 L L2，扼流圈 L3 和電容 C C2 組成。 圖 4 是 220V/50Hz交流輸入的開關(guān)電源交流側(cè) EMI 濾波器的電路。用共模、差模干擾的測量結(jié)果與標準限值，加上適當?shù)脑Ａ靠傻玫綖V波器的插入損耗 IL。 圖 3 緩沖電路 切斷干擾噪聲傳播路徑的 EMI 濾波 在開關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝 EMI 濾波器， 是抑制傳導(dǎo)發(fā)射的一個很有效方法。 軟開關(guān)的實現(xiàn)方法是：在原電路中增加小 電感 、電容等諧振元件，在開關(guān)過程前后引入諧振，消除電壓、電流的重疊。而且，該電流含有大量電流諧波分量，會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波 “污染 ”。 雜散參數(shù) 由于工作在較高頻率，開關(guān)電源中的低頻元器件特性會發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。開關(guān)管負載為高頻變壓器初級線圈，是感性負載。電路設(shè)計及布局不合理、機械振動、接地不良等都會形成內(nèi)部電磁干擾。但由于會產(chǎn) 生電磁干擾，其進一步的應(yīng)用受到一定程度上的限制。 由于開關(guān)電源在體積、重量和效率等方面的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 ③ 相鄰電路之間不應(yīng)該有過長的平行線，走線盡量避免平行。 。為了減少噪聲的產(chǎn)生和防止由于噪聲所引起的誤動作， 在進行元器件的布局時，應(yīng)該注意以下幾點： ① 應(yīng)該根據(jù)印制板的安裝方式，把易發(fā)熱的元器件如穩(wěn)壓器、功率開關(guān)器件、變壓器等安裝在印制板的上方部位， 以利于散熱；熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。功率地是負載電路或功率驅(qū)動電路的零電位的公共基準地線。 。一般交流電源的零線是接地的。不正確的工作接地反而會增加干擾。在開關(guān)電源中，可發(fā)出電磁波的元器件是指變壓器、電感 器、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，使其電磁波產(chǎn)生衰減。 屏蔽技術(shù) 抑制開關(guān)電源電磁干擾的有效方法是屏蔽。 總之，電源系統(tǒng)集成是當今國際電力電子界亟待解決的新問題之一。在此基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)一體化，所有元器件連同控制保護集成在一個模塊中。 關(guān)注點十：系統(tǒng)集成技術(shù) 電源設(shè)備的制造特點是：非標準件多、勞動強度大、設(shè)計周期長、成本高、可 *性低等，而用戶要求制造廠生產(chǎn)的電源產(chǎn)品更加實用、可 *性更高、更輕小、成本更低。各種模型差別很大，建模的發(fā)展方向是：數(shù)字 模擬混合建模、混合層次建模以及將各種模型組成一個統(tǒng)一的多層次模型等。近幾年研究成果表明，開關(guān)變換器中的電磁噪音源，主要來自主開關(guān)器件的開關(guān)作用所產(chǎn)生的 電壓、電流變化。不但嚴重污染周圍電磁環(huán)境，對附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾，還可能危及附近操作人員的安全?？梢詫崿F(xiàn)快速，靈活的控制設(shè)計。 但是過 去數(shù)字控制在 DC/DC 變換器中用得較少。 關(guān)注點六：電壓調(diào)節(jié)器模塊 VRM 電壓調(diào)節(jié)器模塊是一類低電壓、大電流輸出 DCDC 變換器模塊，向微處理器提供電源。 這一技術(shù)稱為有源功率因數(shù)校正 APFC 單相 APFC 國內(nèi)外開發(fā)較早，技術(shù)已較成熟 。 現(xiàn)在分布電源系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)類型，一是兩級結(jié)構(gòu)，另一種是三級結(jié)構(gòu)?？山档?48V母線上的電流和電壓降 。例如同步整流 SR 技術(shù)，即以功率 MOS 管反接作為整流用開關(guān) 二極管 ，代替蕭特基二極管 (SBD)，可降低管壓降，從而提高電路效率。適用于兆赫級頻率的磁性材料為人們所關(guān)注，納米結(jié)晶軟磁材料也已開發(fā)應(yīng)用。 三是采用新型電容器。為了實現(xiàn)電源高功率密度，必須提高 PWM變換器的工作頻率、從而減小電路中儲能元件的體積重量。 關(guān)注點二：開關(guān)電源功率密度 提高開關(guān)電源的功率密度，使之小型化、輕量化，是人們不斷努力追求的目標。 IGBT 的技術(shù)進展實際上是通態(tài)壓降，快速開關(guān)和高耐壓能力三者的折中。 關(guān)注點一：功率半導(dǎo)體器件性能 1998 年， Infineon 公司推出冷 mos 管，它采用 超級結(jié) (SuperJunction)結(jié)構(gòu)，故又稱超結(jié)功率 MOSFET。 功率半導(dǎo)體器件從雙極型器件 (BPT、 SCR、 GTO)發(fā)展為 MOS 型器件 (功率 MOSFET、 IGBT、 IGCT 等 )，使電力電子系統(tǒng)有可能實現(xiàn)高頻化，并大幅度降低導(dǎo)通損耗，電路也更為簡單。最 近拓樸技術(shù)的發(fā)展也使其通過被動元件的更小值來達到更低的噪聲。它處于一個帶有 COUT 的8mV 10mV的順序中。這樣做，我們就真正控制了快速電容器 (CFLY)所提供的充電量。 10mF COUT 的輸出紋波將為 50mV，我們可以看到 250mA負載的紋波頻率高于 10mA負載的紋波頻率。負載越高、工作頻率就越接近指定頻率。通過使用回饋，我們能控制頻率 (PFM)或內(nèi)部 FET(PWM)的阻抗以調(diào)節(jié)輸出電壓。圖 4 在開關(guān)、開關(guān)電容器和線性穩(wěn)壓器間的負載性能、效率和尺寸上進行了比較。我們可以通過共同相位，根據(jù)需要隨時進行增益躍遷。電容器 C1 和 C2 是快速電容器或 CFLY。根據(jù) VIN 和 VOUT 可接受的紋波取值， CIN 和 COUT 的典型值范圍是從 1mF 到10mF 。 開關(guān)電容穩(wěn)壓器的更多增益可能會增加一點點效率，但是卻要增加更多外 部電容器和內(nèi)部功率 FET，從而增加成本，同時也加大了解決方案的尺寸。 傳統(tǒng)上，一個穩(wěn)壓器是要根據(jù)有效數(shù)量來進行比較。我們可以看到，開關(guān)電容穩(wěn)壓器隨著 VIN 的增長，電壓增益從 2/3 轉(zhuǎn)到 1/2 以及從 1/2 到 1/3，因此整個負載范圍的效率達到最大化。開關(guān)電容器具有一個模擬增益控制和增益變化以保持一個給定負載效率的持續(xù)性。這相當于 83%的效率。這意味著 LDO 不得不消耗剩余功率，而且這能引起裸片溫度的一個大的增高，這個溫度進而可能會引起可靠性的問題。想象一下以一個充電至 LiIon電池，為一個僅要求 。然而，當部件高度和解決方案的尺寸限度超出了 電感器的使用范圍時，一個轉(zhuǎn)換器可能會采 用 LDO(低壓降 )或開關(guān)電容穩(wěn)壓器的形式。 當今移動電話產(chǎn)業(yè)日益增長的趨勢是要減少對核處理器電壓供應(yīng)，同時要滿足達到更高效率以擴展電池壽命的要求。 ? 利用 開關(guān)電壓器 來調(diào)節(jié)輸出電壓。實踐證明， EMI 問題越早考慮，越早解決，費用越小，效果越好。 (5)TOPSwitch GX246Y的漏極連接到變壓器和箝位 二極管 的連接線盡量簡短，因為連接線上有很高的開關(guān)電壓，會引起附加的共模電磁干擾的發(fā)射。 (3)縮小控制電路所包圍的面積。在設(shè)計中采用了以下措施保證電磁兼容性。這種接地方式可以使噪聲源和敏感電路分離。 圖 6 中 N1A、 N1B 是原邊繞組，分兩次繞； N2A、 N2B 是副邊繞組； N N4 分別是輔助繞組； SCREEN為銅箔屏蔽。屏蔽是抑制開關(guān)電源輻射騷擾的有效方法，而隔離變壓器是共模噪聲的另一個主要來源。一旦電流要反向流過時，它將產(chǎn)生很大的反電勢，這樣就能有效地抑制二極管 D2 的反向浪涌電流。兼顧箝位電路保護作用和開關(guān)電源的效率要求，TVS 管的擊穿電壓選擇為初級繞組感應(yīng)電壓的 倍。 b 利用吸收及箝位電路 開關(guān)管或二極管在開通和關(guān)斷過程中，管中產(chǎn)生的反向尖峰電流和尖峰電壓，可以通過緩沖和鉗位的方法予以克服。共模扼流圈 L(電感 )是由兩股等同并且按同方向繞制在一個磁芯上的線圈組成。它會對外界形成差模輻射，甚至導(dǎo)致整流二極管被擊穿。 d 副邊整流電路輸出 開關(guān)電源工作時，副邊整流電路的高速恢復(fù)二極管也處于高頻通斷狀態(tài)。用一個裝置電容 (裝置對地的分布電容 )來與整個開關(guān)電源等效，就得到了如圖 2 所示的干擾通道。 c 高頻變壓器初次 級之間分布電容引起的共模傳導(dǎo)騷擾 高頻變壓器是開關(guān)電源中實現(xiàn)能量儲存、隔離、輸出、電壓變換的重要部件，可惜的是它的漏感和分布電容對電路的電磁兼容性性能帶來不可忽略的影響。所以，整流電路直流側(cè)高次諧