DC/DC直流模塊電源的拓撲選擇有高招,看過來
發布時間:2015-12-14 責任編輯:sherry
【導讀】本文對於DC-DC直zhi流liu模mo塊kuai電dian源yuan的de拓tuo撲pu選xuan擇ze模mo式shi進jin行xing了le介jie紹shao,從cong基ji本ben的de三san種zhong主zhu模mo式shi開kai始shi逐zhu漸jian延yan伸shen出chu多duo種zhong拓tuo撲pu結jie構gou,是shi較jiao為wei基ji礎chu的de一yi篇pian電dian源yuan知zhi識shi類lei文wen章zhang。相xiang信xin在zai閱yue讀du過guo本ben文wen後hou,對dui於yuDC-DC直流模塊拓撲選擇比較疑惑的朋友能夠找到自己滿意的答案。
較為常見的模塊電源分為AC-DC與DC-DC兩種。關於AC-DC模塊電源,無論是網絡上還是實際電源設計上都有不少的探討,反倒是DC-DC模塊電源的相關資料卻較少。本文就將針對這種情況,對DC-DC模塊電源進行梳理,為大家分析出哪種拓撲電路更加容易實現,且性能更佳。
此處說的DC-DC模塊電源,應該指的是工業、軌道交通、通信、軍事上用的嵌入式模塊電源,這類電源追求的是高可靠性、高功率密度、高效率,就目前而言,對成本雖有要求,但遠沒有常規的AC-DC那麼敏感。且為了達到高性能,一般不會像AC-DC那樣,DC-DC模塊電源在設計時,為方便設計的靈活性,不太用集成度高的IC。
一般而言,流行於市麵上的DC-DC模塊電源(隔離型),功率等級基本在1kw以內(功率再大一點的,可通過多模塊並聯均流實現),輸入電壓範圍從2.5V到650V不等,輸出電壓則從1V到60V不等,而模塊在設計時,對拓撲的選擇主要從這三方麵考慮了:輸入、輸出、功率等級。
Royer(自激推挽)
一般用於低輸入電壓的場合(如2.5V,5V),且功率不大(如2W以內),另外Royer是非穩壓的,若需要穩壓,則需要在模塊裏麵加入線性穩壓線路;
常規反激(包括IC控製的反激和RCC)
用於模塊電源中的常規反激,一般功率不超過50W,輸入電壓覆蓋9V到1000V,均有模塊產品出現;同步整流技術是反激變換器設計中的一個難點,也是專利壁壘比較多的一個點,市場上的小功率DC-DC模塊大多用這種拓撲;至於RCC,最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)是(shi)便(bian)宜(yi),但(dan)它(ta)對(dui)器(qi)件(jian)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)要(yao)求(qiu)太(tai)高(gao),而(er)且(qie)還(hai)是(shi)變(bian)頻(pin)的(de),並(bing)不(bu)太(tai)適(shi)合(he)用(yong)來(lai)製(zhi)造(zao)高(gao)性(xing)能(neng)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan),早(zao)年(nian)的(de)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)有(you)人(ren)用(yong)過(guo),現(xian)在(zai)用(yong)的(de)人(ren)越(yue)來(lai)越(yue)少(shao)了(le)。
有源鉗位反激/有源鉗位正反激
有源鉗位反激是有源鉗位技術與常規反激變換器結合的產物,開關管應力低,效率高,EMI特性好是它的優點,但技術複雜,同步整流也不好搞定,所以盡管它的優點很多,但市場上用這種拓撲做產品的並不多見;至於有源鉗位正反激技術,比有源鉗位反激技術更複雜,正反激最大的優點就是輸出紋波小,尤其是0.5duty時理論紋波為零,可在一些高性能DC-DC模塊電源中見到這種拓撲;
有源鉗位正激,最開始是vicor的專利拓撲,2003年專利到期,經過十幾年的發展,可以說是模塊電源裏最著名也是最成熟的一個拓撲了,常用於50W---200W功率等級,輸入電壓不超過100V的場合,幾乎每一家做模塊的企業都會用到這種拓撲,輸出電壓從1V到15V均有。
硬開關半橋(全橋)
常見於低壓大功率的模塊,如低壓半磚模塊、全磚模塊,一般介於200W---800W之間,也有人用作高壓輸入模塊,如200V---400V輸入,但不多見。
移相全橋(PSFB)
大概90年代開始流行,玩大功率的應該很熟,在高壓大功率DC-DC模塊,主要用這種拓撲了(DC-DC模塊一般輸入電壓比較寬,LLC雖有效率上的優勢,但在寬輸入電壓範圍應用場合不合適),市麵上能夠見到的用PSFB的DC-DC模塊產品基本參數為:輸入200V--400V(或輸入400V---650V)、輸出600W、800W、1000W、尺寸多為標準全磚尺寸,完善的保護機製,多模塊並聯冗餘能力。
LLC
模塊電源裏的LLC,多用於bus-converter,且開環定頻控製,一般設計時,讓Lm>>Lr,可以實現ZVS/ZCS,可以獲得非常高的效率,比如vicor的正弦振幅變換器,可以做到變態的滿載98%效率,(400V輸入/1700W輸出/尺寸相當於一個打火機大小)。
兩級架構
最早出現於synqor的專利,Buck+推挽或Buck+交錯正激(Vicor也有個類似的專利,Buck+LLC),兩級架構的思路非常巧妙,它大大拓寬了常規變換其的應用場合,並且降低成本,感興趣的話可搜一下syqor或vicor的專利,或上它的官網上看看。
其他
不對稱半橋(具有ZVS特性),雙管正激,應用於bus-converter中的非調整半橋/半調整半橋,ATCA架構等。
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