近年来,非隔离DC/DC技能发展迅速。目前一套电子设备或电子系统由于负载不同,会哀求电源系统供应多个电压挡级。如台式PC机就哀求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四种电压以及待机的+5V电压,主机板上则须要2.5V、1.8V、1.5V乃至1V等。一套AC/DC中不可能给出这样多的电压输出,而大多数低压供电电流都很大,因此开拓了很多非隔离的DC/DC,它们基本上可以分成两大类。一类在内部含有功率开关元件,称DC/DC转换器。另一类不含功率开关,须要外接功率MOSFET,称DC/DC掌握器。按照电路功能划分,有降压的STEP-DOWN、升压的BOOST,还有能升降压的BUCK-BOOST或SEPIC等,以及正压转成负压的INVERTOR等。个中品种最多,发展最快的还是降压的STEP-DOWN。根据输出电流的大小,分为单相、两相及多相。掌握办法上以PWM为主,少部分为PFM。
在非隔离的DC/DC转换技能中,TI公司的预检测栅驱动技能采取数字技能掌握同步BUCK,采取这种技能的DC/DC转换效率最高可以达到97%,个中TPS40071等是其代表产品。BOOST升压办法也涌现了采取MOSFET代替二极管的同步BOOST的产品。在低压领域,增加效率的幅度很大,而且正在设法进一步肃清MOSFET的体二极管的导通及反向规复问题。

二、开关电源吹响数字化号角

目前在全体的电子仿照电路系统中,电视、音响设备、照片处理、通讯、网络等都逐步实现了数字化,而末了一个没有数字化的堡垒便是电源领域了。近年来,数字电源的研究势头不减,成果也越来越多。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方面的上风,又吞并了PWMIC专业制造商UNITRODE公司,该公司已经用TMS320C28F10制成了通讯用的48V输出大功率电源模块,个中PFC和PWM部分完备为数字式掌握。现在,TI公司已经研发出了多款数字式PWM掌握芯片。目前紧张是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。它们总体上既包括硬件部分,还要做软件编程。硬件部分包括PWM的逻辑部分、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理等。
目前在电源领域里的竞争紧张还是性能价格的竞争,以是数字电源还有很长的路要走,然而电源领域的数字化的号角已经吹响了。
三、低级PWM掌握IC不断优化
有源箝位技能历经十余年耐久不衰,自从2002年VICOR公司此项专利技能到期解禁之后,各家公司开拓的新型有源箝位掌握IC如雨后春笋般呈现,给用户供应了充分的选择。
掌握早期有源箝位掌握技能的TI,不仅保持了原有的UCC3580系列,又新开拓了性能更优胜的UCC2891-94,它采取电流型掌握办法,综合了高边箝位、低边箝位两种掌握方案,给出了全新的掌握技巧。OnSemi先推出了低压(100V)有源箝位的NCP1560掌握芯片,随后又推出了高压运用的掌握芯片NCP1280,它既办理了LCDTV等离子TV电源的哀求,现在又直指下一代无风扇的PC机电源。
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,可见其背后蕴藏着巨大的市场商机。直到最近TI公司又推出的有源箝位掌握ICUCC2897,已经将有源箝位的PWM掌握做到了完美无缺。而台商飞兆公司则给出了最廉价的有源箝位掌握IC,即SD7558和SD7559。
在大功率领域,全桥移相ZVS软开关技能在办理开关电源的效率上功不可没。从TI公司的UC3875到UCC3895,再从Linear公司的LTC1922到LTC3722增加了自适应检测技能,使全桥移相技能达到了顶峰。然而,在同步整流技能普遍运用的本日,它却无法实现最佳的ZVS同步整流。由于全桥移相电路在实质上是属于非对称的,它无法实现完备的ZVS同步整流,由于其开启和关断过程总有一半是硬开关,因而效率比不上对称电路拓扑的ZVS办法的同步整流。最新的科技成果该当是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事情状态,又能准确地给出掌握二次侧的同步整流为ZVS事情状态的驱动旗子暗记。采取这颗IC制作的400W的DC/DC再加上前辈的功率MOSFET,转换效率可达到95%。
对付小功率的开关电源,则仍旧是反激变换器的PWM掌握IC,但是它必须要能很好地办理二次侧的同步整流的掌握办法。OnSemi公司的NCP1207和NCP1377是高压AC/DC领域的佼佼者。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。低压DC/DC领域中的反激变换器掌握IC中,Linear公司的LTC3806则是上乘之作。LTC3806不仅能掌握好PWM,还给出准确的二次侧同步整流驱动旗子暗记,是低压小功率电源掌握IC的精品。
综上所述,开关电源设计时可以选择最佳掌握办法和最佳电路拓扑。大功率该当是全桥ZVS加上二次侧ZVS同步整流,范例掌握IC是ISL6752;中等功率到小功率该当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技能的同步整流;而小功率该当是配好同步整流的反激变换。当然,这里没有绝对的界线,只是不同的条件下该当有相应的最佳选择。
四、同步整流技能实现高效
从上世纪90年代末期同步整流技能出身以来,开关电源技能得到了极大的发展,采取IC掌握技能的同步整流方案已经为研发工程师普遍接管,现在的同步整流技能都在努力实现ZVS、ZCS办法的同步整流。
从2002年美国银河公司揭橥了ZVS同步整流技能之后,现在已经得到了广泛运用。这种办法的同步整流系奥妙地将二次侧驱动同步整流的脉冲旗子暗记调为比一次侧的PWM脉冲旗子暗记的上升沿超前,低落沿滞后的方法实现了同步整流MOS的ZVS办法事情。最新问世的双输出式PWM掌握IC险些都在掌握逻辑内增加了对二次侧实现ZVS同步整流的掌握端子。例如:Linear公司的LTC3722、LTC3723,INTERSIL公司的ISL6752等。这些IC不仅努力办理好低级侧功率MOSFET的软开关,而且着力办理好二次侧的ZVS办法的同步整流,转换效率可达94%以上。
在非对称的开关电源电路拓扑中,特殊是对付性能良好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办法的同步整流,肃清MOSFET体二极管的导通损耗和反向规复韶光带来的损耗,TI公司的专利技能\"大众预检测栅驱动技能\"大众在掌握芯片中增加了大量的数字掌握技能,正激电路同步整流的掌握芯片UCC27228的出身使正激电路的效率达到了前所未有的高效率。
再合营好低级侧的有源箝位技能之后,使这种最新的电路模式既做到了低级侧的软开关ZVS办法事情,又办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最佳状态的同步整流,综合利用这两项技能的中小功率的DC/DC变换器,其效率都在94%以上,功率密度也都能达到200W/in以上。
五、专家不雅观点:能源紧缺急需节能政策出台
目前中国制造的开关电源占了天下市场的80%,但是高端市场上险些没有我们的份额。我国目前能源紧缺,而电源行业又是一个与能源花费密切干系的行业,以是须要政府以及学会团体该当在几个方面给电源的发展方向作出辅导。
首先,彩电电源的空载功耗。在城市里很多家庭晚上看完电视后,采取遥控关断的方法关机,使电力白白花费。这时彩电的空载损耗多在3.5W以上,欧洲标准是小于1W,日本标准是小于0.6W。
第二,海内各个家电厂商对付电源的效率哀求不高,只哀求价格。例如,DVD生产商在外配电源适配器时,宁肯选择转换效率不敷80%,空载损耗1.5W的49元一台的适配器,却不愿意选择转换效率90%以上,空载损耗<0.6W的59元一台的适配器。
目前,我们国家的石油入口已经超过50%,仍旧是缺油大国,如果私家车再多一些,我们到哪里去弄石油?是否该用法律及政策去鼓励企业和工程师多开拓和生产高效率的电源呢?







