中心議題：

• 為了滿足更新能源標準的需要，電源設計采用新拓撲
• 軟開關轉換器較諧振轉換器更有優勢
  ，其中不對稱PWM半橋轉換器性能更優
• 介紹不對稱半橋轉換器的基本工作原理
• 介紹針對飛兆針對不對稱半橋轉換器設計的集成式功率開關
• 介紹飛兆如何采用係統級封裝解決SMPS設計中的可靠性和“綠色”問題

解決方案：

• 軟開關轉換器與諧振轉換器比較有以下優勢：
  對諧振元件的參數的要求較低
  開關頻率固定，EMI問題更易解決
• FSFA2100把柵極驅動器
  、控製電路、MOSFET集成在一起，大幅減小終端應用噪聲幹擾
• FSFA2100在設計中整合了多項自我保護功能，無需額外的元件
• FSFA2100在待機模式下采用間歇模式工作
  ，很容易滿足國際能源署的1瓦倡議
• FSFA2100提供了一個非常適合於具成本效益軟開關轉換器設計的基本平台

引言
dianyuannengxiaoduihuanjingdeyingxiangwentiyuelaiyueshoudaoshijiefanweideguanzhu，zhiliyuziranziyuanbaohudequanqiugeguozhengfuhebiaozhunhuazhidingjigouyixiangjituichugexiangcuoshi，jijituiguanggaonengxiaodianyuan。jiazhounengyuanweiyuanhui (CEC) 已yi針zhen對dui外wai置zhi電dian源yuan製zhi定ding了le強qiang製zhi性xing能neng效xiao標biao準zhun，全quan球qiu其qi它ta實shi施shi自zi願yuan性xing規gui範fan計ji劃hua的de地di區qu也ye開kai始shi考kao慮lv推tui出chu強qiang製zhi性xing標biao準zhun，以yi推tui動dong電dian源yuan效xiao率lv的de提ti高gao。這zhe些xie規gui範fan都dou驅qu使shi電dian源yuan設she計ji人ren員yuan采cai用yong新xin的de拓tuo撲pu，比bi如ru諧xie振zhen轉zhuan換huan器qi和he軟ruan開kai關guan轉zhuan換huan器qi。

諧(xie)振(zhen)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)在(zai)整(zheng)個(ge)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)內(nei)都(dou)采(cai)用(yong)諧(xie)振(zhen)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，而(er)軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)隻(zhi)在(zai)開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)期(qi)間(jian)才(cai)采(cai)用(yong)諧(xie)振(zhen)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，以(yi)軟(ruan)化(hua)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)的(de)開(kai)關(guan)特(te)性(xing)。一(yi)旦(dan)開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)結(jie)束(shu)，轉(zhuan)換(huan)器(qi)又(you)恢(hui)複(fu)到(dao)常(chang)見(jian)的(de)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi) (PWM) moshi。youyuzhizaikaiguanzhuanhuanqijiancaishejidaoxiezhengongzuomoshi
，yinciqixiezhenyuanjiandecanshubuxiangxiezhenzhuanhuanqizhongdenamezhongyao。ciwai，kaiguanpinlvshigudingde
，zheshideEMI濾波器的優化更為容易。

在各種類型的軟開關轉換器中，不對稱PWM半橋轉換器因其結構簡單且固有零電壓開關 (ZVS) 能力而獲得設計人員的青睞。本文描述了不對稱半橋轉換器的基本工作原理
，並介紹了一種相比普通分立式MOSFET及PWMkongzhiqijiejuefanganjuyouxianzhuyoushidejichengshigonglvkaiguan。ciwaihaichanshilezhezhongzhuanmenweiruankaiguanzhuanhuanqiershejidegonglvkaiguanruhejiangdishejizongchengbenheyuanjianshumu

、減小尺寸和重量，同時提高效率、產能和係統可靠性。

不對稱半橋轉換器的基本工作原理
圖1所示為不對稱PWM半橋轉換器的電路簡圖及其波形。圖2給出了詳細的開關波形。當上麵的開關 (Q2) 導通時，DC隔直電容 (CB) 不僅是負載的供電電源，還作為隔直電容防止變壓器飽和。一般而言
，不對稱PWM半橋轉換器包含三級，如圖1所示
，即方波發生器、能量傳送網絡和整流器網絡。

方波發生器通過驅動開關Q1和Q2產生一個方波電壓 (Vd)。換言之
，下麵和上麵的MOSFET的占空比應該分別為D和1-D。這時，兩次轉換之間一般有一個很小的死區時間。

能量傳送網絡包含一個DC隔直電容和一個變壓器。這個網絡利用DC隔直電容 (CB) 消除方波電壓 (Vd) 的DC偏移
，然後通過變壓器把純AC方波電壓傳送到次級端。由於存在泄漏電感，變壓器初級端電流Ip滯後於加在變壓器初級端上的電壓，這就讓MOSFET得以零電壓導通。如圖2所示，在其中一個開關斷開之後，Ip對MOSFET輸出電容進行充電 (或放電)，最終開關電壓從一個輸入電軌變化到另一個 (從Vin到地或從地到Vin)。接著，Ip繼續流經反向並聯的體二極管。隻要體二極管導通，相應的MOSFET就能夠零電壓導通。這種軟開關方案不僅可降低開關損耗，還能減小電磁幹擾 (EMI)。

整流器網絡利用整流二極管和低通LC濾波器對AC電壓進行整流，最後產生DC電壓。這個整流器網絡可采用全波的橋式結構或中心抽頭式結構。



     方波發生器                                能量傳送網絡                                            整流器網絡
圖1. 不對稱PWM半橋轉換器電路簡圖及其波形



圖2. 不對稱半橋轉換器的詳細開關波形

針對不對稱半橋轉換器設計的集成式功率開關
飛兆半導體的集成式“Green FPS”功率開關FSFA2100係列是專門針對不對稱半橋轉換器設計而開發的一種技術。這種技術在單個器件中整合了PWM控製器、高端驅動和SuperFET，隻需要極少數量的外部元件。圖3所示為其內部模塊示意圖。在大功率轉換器應用中
，PCB版圖設計一向是棘手部分
，因為在布局時，為了把噪聲幹擾降至最低，必需讓柵極驅動器和控製電路盡可能地靠近MOSFET。FSFA2100把柵極驅動器及控製電路與MOSFETjichengzaiyiqi，shizhexieqijianzhijiandejulizuixiaohua，congerdafujianxiaolezhongduanyingyongdezaoshengganrao。ciwai，zheyangzuoyejianshaolebaoguideshejishijian，shishengchanlideyitigao。


圖3 內部模塊示意圖

采用係統級封裝解決SMPS設計中的可靠性和“綠色”問題
今天
，大多數電子廠商都要求SMPS設計具有高度可靠性，這促使電源設計人員在設計中采用保護方案來防範各種故障的發生，比如過載
、過壓
、輸出短路、輸出二極管短路和過熱。不過，這種保護可能需要大量額外的電路

，從而增加成本。而FSFA2100在設計中整合了多項自我保護功能，無需額外的元件，故不僅可增強可靠性還能降低成本。

軟開關轉換器的另一個問題是，輕載時，由於初級端電流不足以完成MOSFET輸出電容的充電/放電，可能無法實現軟開關。這樣一來，在SMPS必須滿足要求低待機功耗的功效或“綠色”標準時，問題就出現了。

FSFA2100在待機模式下采用間歇模式工作
，很容易滿足國際能源署 (IEA) 的1瓦倡議。該規範要求把待機功耗降至1瓦以下。在間歇模式中
，功率開關能夠交替啟動和禁止開關工作，以降低有效開關頻率
，這種方法可減小MOSFET中的開關損耗和變壓器中的滯徊損耗。

小結
由於在SMPS中采用軟開關拓撲能夠提高效率及降低EMI，設she計ji人ren員yuan在zai自zi己ji的de電dian源yuan設she計ji中zhong開kai始shi不bu斷duan采cai用yong這zhe種zhong新xin興xing方fang案an。傳chuan統tong上shang，設she計ji人ren員yuan使shi用yong分fen立li元yuan件jian加jia控kong製zhi器qi的de解jie決jue方fang案an來lai實shi現xian軟ruan開kai關guan。但dan現xian在zai，集ji成cheng了leSuperFET和PWM ICdegonglvkaiguankeyitigongyigefeichangshiheyujuchengbenxiaoyiruankaiguanzhuanhuanqishejidejibenpingtai。tongguojichengbaohugongnengbingcaiyongjianxiegongzuomoshi，gonglvkaiguanjishukedadatigaokekaoxing，tongshiyoujiangdigonghao，manzu“綠色”標準的嚴格要求。