DC/DC变换器技术现状及发展趋势(二)
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DC/DC变换器技术现状及发展趋势(二)  2012/3/1
近年来,复合电路拓朴也迅速发展起来,这种电路拓朴的集中目标都在于如何让同步整流部分的效率做到最佳状态。当初级电压变化一倍时,二次侧的占空比会相应缩小一半。而MOSFET的源漏电压却升高一倍。这意味着我们必须选择更高耐压的同步整流用MOSFET。我们知道,从半导体技术来分析MOSFET这种器件,当其耐压高一倍时,其导通电阻会扩大两倍。这对于用做同步整流十分不利,于是我们设想可否将二次侧同步整流的MOSFET的工作占空比定在

    近年来,复合电路拓朴也迅速发展起来,这种电路拓朴的集中目标都在于如何让同步整流部分的效率做到最佳状态。当初级电压变化一倍时,二次侧的占空比会相应缩小一半。而MOSFET的源漏电压却升高一倍。这意味着我们必须选择更高耐压的同步整流用MOSFET。我们知道,从半导体技术来分析MOSFET这种器件,当其耐压高一倍时,其导通电阻会扩大两倍。这对于用做同步整流十分不利,于是我们设想可否将二次侧同步整流的MOSFET的工作占空比定在48%~50%。这样我们选择比输出电压高2.5倍的MOSFET就可以了。例如:3.3V输出电压时同步整流MOSFET的耐压选12V档就可以了。而占空比变化大的我们就得选20V甚至30V的MOSFET,大家对比一下,12V的MOSFET会比20V的MOSFET的导通电阻小很多!正是基于这样一种思维,美国业界工程师先后搞出了多个复合电路拓朴。

第一家申请专利的是美国SynQor公司,它的电路为Buck加上双组交互forward组合技术。第一级是同步整流的Buck电路,将较高的输入电压(36~75V)降至某一中间值如26V。控制两管占空比在30~60%工作。第二级为两组交互forward电路。各工作在50%占空比,而且两者输出相位相差180o刚好互补。变压器仅为隔离使用,其磁密和电密都处在最佳状态。Buck级只要输出滤波电感,而forward级在整流后只要输出滤波电容。如此情况下SynQor产品获得了92%以上的转换效率。下面给出其电路,其控制IC就是我们熟知的UCC3843。它利用一颗IC巧妙地控制了上述全部功能。

第二家申请专利的是美国国家半导体公司,它的电路为Buck加上一组对称拓朴(推挽、半桥、全桥)。第一级与SynQor公司相同,而第二级则为对称型电路拓朴。这样就可方便地实现ZVS、ZCS同步整流,它的同步整流不仅是ZVS、ZCS软开关的,而且是最大占空比条件下的同步整流。如此情况下,它获得了94%的转换效率,下面给出其电路,见图:限于两级交联其效率毕竟为两级的乘积,因此这种方式的最高效率还是受到限制。

国家半导体公司给出的控制IC是当今最新颖独特的。首先它无需起动电路。可直接接100V以下高压。其次它驱动Buck电路的电平位移电路也做在IC内部。然后还同步地给出第二级的双路输出驱动。可直接驱动推挽电路,或加上驱动器IC驱动半桥或全桥电路,二次侧反馈的光耦可直接接至IC。此IC即LM5041。

以上两种电路拓朴由于二次占空比不变还很适合多路输出。复合电路拓朴中还有一个新的发明就是推挽电路二次侧同步整流之后再加上Buck电路以实现多输出。采用一颗UCC3895再加上几个门电路形成了一个革命性的变革组合。其电路如下。这是一个很奇妙的思维及组合,其推挽及同步整流也都是处在最大占空比之下工作的,但电压却在变化着。

在开关电源中普遍应用高频铁氧体磁芯,作为变压器和电感,由于铁氧体固有的磁滞特性,使得我们在设计所有各类电路拓朴时都不得不面对这个问题。在此之前绝

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