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高效率电源IC简朴引见与阐发
深圳安乐和科技有限公司  2011-03-26 08:44:31

 

一、非断绝DC/DC手艺迅速发展   
    近年来,非断绝DC/DC技术发展疾速。今朝一套电子设备或电子系统因为负载差别,会要求电源体系供给多个电压挡级。如台式PC机就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四种电压以及待机的+5V电压,主机板上则需求2.5V、1.8V、1.5V以至1V等。一套AC/DC中不可能给出如许多的电压输出,而大多数高压供电电流都很大,因而开辟了许多非断绝的DC/DC,它们基本上能够分红两大类。一类在内部含有功率开关元件,称DC/DC转换器。另外一类不含功率开关,需求外接功率MOSFET,称DC/DC控制器。根据电路功用分别,有降压的STEP-DOWN、升压的BOOST,还有能起落压的BUCK-BOOST或SEPIC等,以及正压转成负压的INVERTOR等。此中种类最多,开展最快的仍是降压的STEP-DOWN。按照输出电流的巨细,分为单相、两相及多相。掌握方法上以PWM为主,少部门为PFM。   
    在非断绝的DC/DC转换手艺中,TI公司的预检测栅驱动手艺接纳数字手艺掌握同步BUCK,接纳这类手艺的DC/DC转换服从最高能够到达97%,此中TPS40071等是其代表产物。BOOST升压方法也呈现了接纳MOSFET替代二极管的同步BOOST的产物。在高压范畴,增长服从的幅度很大,并且正在想法进一步消弭MOSFET的体二极管的导通及反向规复成绩。


    二、开关电源吹响数字化军号   
    今朝在全部的电子模仿电路体系中,电视、音响设备、照片处置、通信、网络等都逐渐实现了数字化,而最初一个没有数字化的碉堡就是电源范畴了。近年来,数字电源的研讨势头不减,功效也愈来愈多。在电源数字化方面走在前面的公司有TI和Microchip。TI公司既有DSP方面的优势,又吞并了PWM IC专业制造商UNITRODE公司,该公司曾经用TMS320C28F10制成了通信用的48V输出大功率电源模块,此中PFC和PWM部门完整为数字式掌握。如今,TI公司曾经研发出了多款数字式PWM掌握芯片。今朝次要是UCD7000系列、UCD8000系列和UCD9000系列,它们将成为下一代数字电源的探路者。它们总体上既包罗硬件部门,还要做软件编程。硬件部门包罗PWM的逻辑部门、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动,同步整流的检测和处置等。   
    今朝在电源范畴里的合作次要仍是机能价钱的合作,以是数字电源还有很长的路要走,但是电源范畴的数字化的军号曾经吹响了。   


    三、低级PWM掌握IC不竭优化   
    有源箝位手艺历经十余年经久不衰,自从2002年VICOR公司此项专利技术到期解禁以后,各家公司开辟的新型有源箝位掌握IC如雨后春笋般出现,给用户供给了充实的挑选。   
    掌握晚期有源箝位掌握手艺的TI,不只连结了原有的UCC3580系列,又新开辟了机能更优越的UCC2891-94,它接纳电流型掌握方法,综合了高边箝位、低边箝位两种掌握计划,给出了全新的掌握本领。OnSemi先推出了高压(100V)有源箝位的NCP1560掌握芯片,随后又推出了高压使用的掌握芯片NCP1280,它既处理了LCD TV等离子TV电源的要求,如今又直指下一代无电扇的PC电机源。美国NS公司的5000系列中专门有一款LM5025的有源箝位掌握IC,连名不见经传的Semtech公司也给出了有源箝位的掌握芯片,型号是SC4910,可见其背后储藏着宏大的市场商机。直到近来TI公司又推出的有源箝位掌握IC UCC2897,曾经将有源箝位的PWM掌握做到了白璧无瑕。而台商飞兆公司则给出了最便宜的有源箝位掌握IC,即SD7558和SD7559。   
    在大功率范畴,全桥移相ZVS软开关手艺在处理开关电源的服从上功不可没。从TI公司的UC3875到UCC3895,再从Linear公司的LTC1922到LTC3722增长了自适应检测手艺,使全桥移相手艺到达了高峰。但是,在同步整流手艺遍及使用的明天,它却无法实现最好的ZVS同步整流。由于全桥移相电路在本质上是属于非对称的,它无法实现完整的ZVS同步整流,因为其开启和关断历程总有一半是硬开关,因此服从比不上对称电路拓扑的ZVS方法的同步整流。最新的科技成果应该是INTERSIL公司推出的PWM对称全桥的ZVS掌握IC-ISL6752。它既能掌握低级侧的四个MOS开关为ZVS事情形态,又能精确地给出掌握二次侧的同步整流为ZVS事情形态的驱动旌旗灯号。接纳这颗IC建造的400W的DC/DC再加上先辈的功率MOSFET,转换服从可到达95%。   
    关于小功率的开关电源,则如故是反激变换器的PWM掌握IC,可是它必需要能很好地处理二次侧的同步整流的掌握方法。OnSemi公司的NCP1207和NCP1377是高压AC/DC范畴的佼佼者。若能再配上TI公司的反激变换器的同步整流掌握IC-UCC27226,则能使它们成为险些完美无瑕的高效率电源。高压DC/DC范畴中的反激变换器掌握IC中,Linear公司的LTC3806则是上乘之作。LTC3806不只能掌握好PWM,还给出精确的二次侧同步整流驱动旌旗灯号,是高压小功率电源掌握IC的佳构。   
    综上所述,开关电源设计时能够挑选最好掌握方法和最好电路拓扑。大功率应该是全桥ZVS加上二次侧ZVS同步整流,典范掌握IC是ISL6752;中等功率到小功率应该是有源箝位正激变换ZVS软开关配上二次侧的预检测栅驱动手艺的同步整流;而小功率应该是配好同步整流的反激变换。固然,这里没有绝对的界线,只是差别的条件下该当有响应的最好挑选。   


    四、同步整流手艺实现高效   
    从上世纪90年月末期同步整流手艺降生以来,开关电源手艺得到了极大的开展,接纳IC掌握手艺的同步整流计划曾经为研发工程师遍及承受,如今的同步整流手艺都在努力实现ZVS、ZCS方法的同步整流。   
    从2002年美国银河公司揭晓了ZVS同步整流手艺以后,如今曾经得到了普遍使用。这类方法的同步整流系奇妙地将二次侧驱动同步整流的脉冲旌旗灯号调为比一次侧的PWM脉冲旌旗灯号的上升沿超前,降落沿滞后的办法实现了同步整流MOS的ZVS方法事情。最新问世的双输出式PWM掌握IC险些都在掌握逻辑内增长了对二次侧实现ZVS同步整流的掌握端子。比方:Linear公司的LTC3722、LTC3723,INTERSIL公司的ISL6752等。这些IC不只勤奋处理好低级侧功率MOSFET的软开关,并且出力处理好二次侧的ZVS方法的同步整流,转换服从可达94%以上。   
    在非对称的开关电源电路拓扑中,特别是关于机能优良的正激电路或正激有源箝位电路,在二次侧的同步整流中,为了实现ZVS方法的同步整流,消弭MOSFET体二极管的导通消耗和反向恢复时间带来的消耗,TI公司的专利技术"预检测栅驱动手艺"在掌握芯片中增长了大量的数字控制手艺,正激电路同步整流的掌握芯片UCC27228的降生使正激电路的服从到达了史无前例的高效率。再共同好低级侧的有源箝位手艺以后,使这类最新的电路模式既做到了低级侧的软开关ZVS方法事情,又处理了磁芯复位及能量回馈,减轻了功率MOSFET的电压应力,还做到了二次侧的ZVS最好形态的同步整流,综合利用这两项手艺的中小功率的DC/DC变换器,其服从都在94%以上,功率密度也都能到达200W/in以上。   


    五、专家概念:能源紧缺急需节能政策出台   
    今朝国外制造的开关电源占了世界市场的80%,可是高端市场上几乎没有我们的份额。我国目前能源紧缺,而电源行业又是一个与能源消耗亲密相干的行业,以是需求当局以及学会集体该当在几个方面给电源的发展方向作出指点。   
    起首,彩电电源的空载功耗。在都会里许多家庭早晨看完电视后,接纳遥控关断的办法关机,使电力白白耗损。这时候彩电的空载消耗多在3.5W以上,欧洲尺度是小于1W,日本尺度是小于0.6W。   
    第二,海内各个家电厂商关于电源的服从要求不高,只要求价钱。比方,DVD生产商在外配电源适配器时,宁肯挑选转换服从不敷80%,空载消耗1.5W的49元一台的适配器,却不愿意挑选转换服从90%以上,空载消耗<0.6W的59元一台的适配器。   
    今朝,我们国度的石油进口曾经超越50%,如故是缺油大国,假如私家车再多一些,我们到哪里去弄石油?能否该用法律及政策去鼓舞企业和工程师多开辟和消费高效率的电源呢?

 

 

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