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综合分析开关电源技术的四大趋势

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-24 0:35:04 * 浏览: 10
近年来,非隔离式DC / DC技术发展迅速。目前,由于电子设备或电子系统的负载不同,要求电源系统提供多个电压电平。 I.非隔离式DC / DC技术的快速发展。近年来,非隔离式DC / DC技术发展迅速。目前,由于电子设备或电子系统的负载不同,要求电源系统提供多个电压电平。例如,台式机需要四个电压:+ 12V,+ 5V,+ 3.3V,-12V和待机+ 5V电压,而母板则需要2.5V,1.8V,1.5V甚至1V。不可能在一组AC / DC中提供这么多的电压输出,并且大多数低压电源电流很大,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,需要一个外部功率MOSFET,称为DC / DC控制器。根据电路功能,有可以升降的STEP-DOWN降压,BOOST升压,BUCK-BOOST或SEPIC,以及将正压变为负压的INVERTOR。其中品种最多,发展最快的就是降压降压。根据输出电流,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降压。使用该技术的DC / DC转换效率可以达到97%,其中TPS40071和其他代表性产品。 BOOST升压方法也出现在使用MOSFET而非二极管的同步BOOST产品中。在低压领域,效率已经大大提高,并且人们正在努力进一步消除MOSFET体二极管的导通和反向恢复问题。其次,开关电源会响起数字喇叭。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,网络等已逐渐数字化,而没有数字化的最后一个堡垒是电源领域。近年来,数字电源的研究势头并未减弱,并且获得了越来越多的成果。 TI和Microchip是电源数字化领域中的佼佼者。 TI公司不仅具有DSP的优势,而且还与专业的PWMIC制造商UNITRODE合并。该公司已经制造出一种用于与TMS320C28F10通信的48V输出大功率电源模块,其中PFC和PWM部件完全由数字控制。现在,TI已开发出各种数字PWM控制芯片。目前主要是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,数模转换以及数字处理,驱动以及同步整流的检测和处理。当前,电源领域的竞争主要是性能和价格上的竞争,因此数字电源还有很长的路要走,但电源领域的数字喇叭已经响起。第三,初级PWM控制IC不断优化了有源钳位技术。它已经使用了十多年。自2002年VICOR公司的专利技术到期并取消以来,由多家公司开发的新型有源钳位控制IC不断涌现。新兴,为用户提供了丰富的选择。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,而且还新开发了性能更高的UCC2891-94。它采用电流型控制方法,并集成了高端钳位和低端钳位。两种控制方案提供了新的控制技术。 OnSemi首先推出了低压(100V)有源钳位NCP1560控制芯片,其次是高压应用控制芯片NCP1280,它不仅解决了LCDTV等离子电视的功率要求,而且现在直接指向下一代。无风扇PC电源。在美国NS公司的5000系列中,有一个LM5025有源钳位控制IC。甚至不知名的Semtech公司也提供了有源钳位控制芯片。型号为SC4910,表明背后有巨大的市场。商业。直到最近,TI公司还发布了有源钳位控制ICUCC2897,它已经完善了有源钳位PWM控制。台湾飞兆半导体公司提供最便宜的有源钳位控制IC,即SD7558和SD7559。在大功率领域,全桥相移ZVS软开关技术在解决开关电源效率方面起着重要作用。从TI的UC3875到UCC3895,再到线性的LTC1922到LTC3722,都添加了自适应检测技术,使全桥相移技术达到了顶峰。但是,在当今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,因此其效率不如对称电路拓扑ZVS方法的效率高。同步整流。科技成果应该是Intersil推出的PWM对称全桥ZVS控制IC-ISL6752。它不仅可以在ZVS工作状态下控制初级侧的四个MOS开关,而且还可以精确给出驱动信号,以控制ZVS工作状态下次级侧的同步整流。使用该IC的400W DC / DC结合先进的功率MOSFET,转换效率可以达到95%。对于小功率开关电源,它仍然是反激转换器的PWM控制IC,但它必须能够解决次级侧同步整流的控制方法。 OnSemi的NCP1207和NCP1377是高压AC / DC领域的领导者。如果能与TI反激式转换器的同步整流控制IC-UCC27226相匹配,它们将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是最好的。 LTC3806不仅可以很好地控制PWM,而且还可以提供准确的次级侧同步整流驱动信号。它是低压低功率电源控制IC的杰作。总之,在设计开关电源时可以选择控制模式和电路拓扑。高功率应为全桥ZVS加上次级侧ZVS同步整流。典型的控制IC是ISL6752。中低功率应为具有次级侧预检测门驱动技术的有源钳位正向转换ZVS软开关。同步整流和低功率应该是同步整流的反激。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。第四,同步整流技术实现了高效率。自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。使用IC控制技术的同步整流解决方案已被研发工程师普遍接受。如今,所有同步整流技术都在努力实现ZVS和ZCS方法的同步整流。 2002自从Galaxy Corporation在2002年发布ZVS同步整流技术以来,它已被广泛使用。通过这种方式,同步整流系统可以巧妙地调节次级侧驱动同步整流的脉冲信号,使其领先于初级侧的PWM脉冲信号的上升沿,而下降沿滞后以实现同步整流MOS的ZVS操作。多数双输出PWM控制IC都增加了控制端子,这些控制端子在控制逻辑的次级侧实现ZVS同步整流。例如:Linear Corporation的LTC3722,LTC3723,INTERSIL Corporation的ISL6752等。这些IC不仅致力于解决初级侧功率MOSFET的软开关问题,而且还致力于解决次级侧ZVS方法的同步整流问题。侧。转换效率可以达到94%以上。在非对称开关电源环境中它的拓扑结构,特别是对于性能良好的正向电路或正向有源钳位电路,在次级侧同步整流中,为了以ZVS方式实现同​​步整流,省去了MOSFET体二极管。 TI的专利技术“预检测门驱动技术”是由传导损耗和反向恢复时间引起的损耗,为控制芯片增加了许多数字控制技术。用于正向电路的同步整流的控制芯片UCC27228的诞生使正向成为可能。励磁电路的效率达到了前所未有的高效率。与初级侧的有源钳位技术配合使用后,该电路模式不仅可以实现初级侧的软开关ZVS模式操作,而且还解决了磁芯复位和能量反馈问题,并降低了功率MOSFET的电压应力。它在次级侧实现了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%,功率密度超过200W / in。V.专家意见:能源短缺迫切需要节能政策。目前,中国制造的开关电源占世界市场的80%,但我们在高端市场几乎没有份额。当前我国能源短缺,供电行业是一个与能耗密切相关的行业,因此政府和社会需要从几个方面来指导电源的发展方向。首先是彩电的空载功耗。在该市许多城市晚上看电视后,遥控器被用来关闭电源,这是徒劳的。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,各种家用电器制造商对电源效率没有很高的要求,只要求价格。例如,当DVD制造商配备外部电源适配器时,最好选择转换效率低于80%,空载损耗为1.5元的适配器,但他不愿意选择转换效率。功率超过90%,空载损耗lt为0.6W。适配器59元。