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全面分析开关电源技术的四大趋势

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-10-07 3:32:22 * 浏览: 0
近年来,非隔离式DC / DC技术发展迅速。目前,由于负载不同,一组电子设备或电子系统将需要电源系统的多个电压电平。一,非隔离式DC / DC技术发展迅速近年来,非隔离式DC / DC技术发展迅速。目前,由于负载不同,一组电子设备或电子系统将需要电源系统的多个电压电平。例如,台式PC需要四个+ 12V,+ 5V,+ 3.3V和-12V电压,以及+ 5V备用电压。主板需要2.5V,1.8V,1.5V甚至1V。不可能在一组AC / DC中提供如此大的电压输出,并且大多数低压电源电流都很大,因此开发了许多非隔离的DC / DC,基本上可以将其分为两类。一种类型在内部包含一个电源开关元件,称为DC / DC转换器。另一种类型不包括电源开关,并且需要一个称为DC / DC控制器的外部功率MOSFET。根据电路功能,有降压STEP-DOWN,升压BOOST,BUCK-BOOST或SEPIC可以提升和降低压力,以及INVERTOR可以将正压转换为负压。其中,品种最多,增长最快的是STEP-DOWN。根据输出电流的大小,分为单相,两相和多相。控制方法主要是PWM,一小部分是PFM。在非隔离式DC / DC转换技术中,TI的预检测门驱动技术使用数字技术来控制同步BUCK。该技术的DC / DC转换效率可以达到97%,其中TPS40071是其代表产品。 BOOST升压模式还具有一个同步BOOST产品,该产品使用MOSFET而不是二极管。在低压领域中,效率大大提高,并且正在努力进一步消除MOSFET体二极管的导通和反向恢复。二,开关电源吹响数字喇叭目前,在整个电子模拟电路系统中,电视,音频设备,照片处理,通信,网络等已逐步实现数字化,而没有数字化的最后一座堡垒就是电源。供应领域。近年来,数字电源的研究势头并未减弱,其结果一直在增加。 TI和Microchip是电源数字化领域的佼佼者。 TI既具有DSP优势,又具有PWM集成电路的专业制造商UNITRODE。该公司已使用TMS320C28F10制作48V输出大功率电源模块进行通信。 PFC和PWM部件完全由数字控制。现在,TI开发了许多数字PWM控制芯片。当前主要是UCD7000系列,UCD8000系列和UCD9000系列,它们将成为下一代数字电源的开拓者。它们通常包括硬件和软件编程。硬件部分包括PWM的逻辑部分,时钟,放大器环路的模数转换,数模转换以及同步整流的数字处理,驱动,检测和处理。当前,电力领域的竞争主要是性能价格的竞争,因此数字电力还有很长的路要走,但是电力领域的数字号角已经吹灭了。第三,十多年来,主要的PWM控制IC不断优化有源钳位技术。自从2002年VICOR的专利技术发布以来,由多家公司开发的新型有源钳位控制IC迅猛发展。新兴的,给用户一个完整的选择。控制早期主动钳位控制技术的TI不仅保留了原有的UCC3580系列,而且还开发了性能卓越的新开发的UCC2891-94。它使用电流模式控制,将高端钳位和低端钳位结合在一起。两种控制方案提供了新的控制技术。 OnSemi首先推出了具有低压(100V)有源钳位的NCP1560控制芯片,然后推出了用于高压应用的控制芯片NCP1280。它不仅解决了液晶电视等离子电视电源的要求,而且现在还指下一代无风扇PC。电源供应。这家美国NS公司的5000系列产品专门生产LM5025有源钳位控制IC。的看不见的Semtech公司还提供了有源钳位控制芯片。型号为SC4910,表明其背后有巨大的市场。商业。直到最近,TI的有源钳位控制ICUCC2897仍使有源钳位PWM控制变得完美。台湾飞兆半导体提供了最便宜的有源钳位控制IC SD7558和SD7559。在大功率领域,全桥相移ZVS软开关技术有助于提高开关电源的效率。从TI的UC3875到UCC3895,从线性的LTC1922到LTC3722,都添加了自适应检测技术,以实现全桥相移技术的峰值。但是,在同步整流技术的普遍应用中,它无法实现ZVS同步整流。由于全桥移相电路本质上是不对称的,因此无法实现完整的ZVS同步整流。由于其导通和关断过程的一半是硬开关的,因此效率不如对称电路拓扑的ZVS模式。同步整流。科技成果应该是INTERSIL的PWM对称全桥ZVS控制IC-ISL6752。它可以将初级侧的四个MOS开关控制到ZVS工作状态,并且可以准确地给出驱动信号,以控制次级侧的同步整流到ZVS工作状态。利用该IC制成的400W DC / DC和先进的功率MOSFET,转换效率可以达到95%。对于低功率开关电源,它仍然是反激式转换器的PWM控制IC,但它必须能够很好地解决次级侧同步整流控制方法。 OnSemi的NCP1207和NCP1377是高压AC / DC领域的领导者。如果您可以搭配TI反激式转换器的同步整流控制IC-UCC27226,则可以使其成为几乎完美的高效电源。在低压DC / DC领域的反激式转换器控制IC中,凌力尔特(Linear)的LTC3806表现出色。 LTC3806不仅控制PWM,而且还提供准确的次级侧同步整流驱动信号。它是低压和低功率电源控制IC的杰作。总之,开关电源可以设计成具有控制模式和电路拓扑。高功率应为全桥ZVS加次级侧ZVS同步整流,典型的控制IC为ISL6752,中功率至低功率应为具有次级侧预检测栅极驱动技术的有源钳位正向转换ZVS软开关同步整流,而低功率电源应该是具有同步整流功能的反激式转换。当然,这里没有绝对限制,但是在不同条件下应该有相应的选择。四,同步整流技术的高效实现自从1990年代后期同步整流技术诞生以来,开关电源技术得到了极大的发展,采用IC控制技术的同步整流方案已被研发工程师广泛接受,并且现在,同步整流技术正在努力实现ZVS和ZCS模式下的同步整流。自从2002年Galaxy在美国发布ZVS同步整流技术以来,它已被广泛使用。这种同步整流系统将次级侧驱动同步整流的脉冲信号微调到初级侧PWM脉冲信号的上升沿之前,下降沿磁滞实现了同步整流的ZVS模式操作MOS。引入的几乎所有双输出PWM控制IC都在控制逻辑的次级侧增加了用于ZVS同步整流的控制端子。例如:凌力尔特公司(Linear Corporation)的LTC3722,LTC3723,INTERSIL的ISL6752等。这些IC不仅试图解决初级侧功率MOSFET的软开关问题,而且专注于解决次级侧ZVS模式的同步整流,转换效率可以达到94%以上。在非对称开关电源电路拓扑中,特别是对于性能良好的正向转换器电路或正向有源钳位电路,在次级侧的同步整流中,为了实现ZVS模式的同步整流,MO消除了SFET体二极管。由传导损耗和反向恢复时间引起的损耗,TI的专利技术“预检测门驱动技术”在控制芯片中添加了大量的数字控制技术,并催生了前同步电路控制芯片UCC27228是积极的。电路的效率已达到前所未有的效率水平。在初级侧采用有源钳位技术后,该电路模式不仅可以在软开关ZVS模式的初级侧工作,而且还解决了磁芯复位和能量反馈问题,从而降低了功率MOSFET的电压应力。在次级侧实现了ZVS状态的同步整流。使用这两种技术的中小功率DC / DC转换器的效率超过94%,功率密度为200 W / in或更高。五,专家意见:迫切需要能源短缺。引入节能政策。目前,中国制造的开关电源在全球市场中占有80%的份额,但在高端市场几乎没有份额。中国目前的能源短缺,电力行业是另一个与能源消耗密切相关的行业,因此政府和学术界应从多个方面为电力供应的发展方向提供指导。首先是彩电电源的空载功耗。在城市中,许多家庭晚上都在看电视,然后使用遥控器关闭电源,以至于白白消耗掉了电源。此时,彩电的空载损耗大于3.5W,欧洲标准小于1W,日本标准小于0.6W。其次,家用电器制造商对功率效率的要求很低,仅要求价格。例如,当DVD制造商使用外部电源适配器时,他们更喜欢转换效率低于80%且空载损耗为1.5W的适配器,但他们不愿意选择高于90%的转换效率。空载损耗为lt,0.6W。一个适配器59元。