电子电路 功放电路 电子制作 集成块资料 电子报 pcb 变压器 元器件知识 逆变器 电路图 开关电源 传感器技术 led 电磁兼容
电子电路图

DC/DC变换器技术现状及发展趋势 (二)

时间:2009-09-06 11:44:35来源: 作者:admin 点击:

    近年来,复合电路拓朴也迅速发展起来,这种电路拓朴的集中目标都在于如何让同步整流部分的效率做到最佳状态。当初级电压变化一倍时,二次侧的占空比会相应缩小一半。而MOSFET的源漏电压却升高一倍。这意味着我们必须选择更高耐压的同步整流用MOSFET。我们知道,从半导体技术来分析MOSFET这种器件,当其耐压高一倍时,其导通电阻会扩大两倍。这对于用做同步整流十分不利,于是我们设想可否将二次侧同步整流的MOSFET的工作占空比定在48%~50%。这样我们选择比输出电压高2.5倍的MOSFET就可以了。例如:3.3V输出电压时同步整流MOSFET的耐压选12V档就可以了。而占空比变化大的我们就得选20V甚至30V的MOSFET,大家对比一下,12V的MOSFET会比20V的MOSFET的导通电阻小很多!正是基于这样一种思维,美国业界工程师先后搞出了多个复合电路拓朴。

第一家申请专利的是美国SynQor公司,它的电路为Buck加上双组交互forward组合技术。第一级是同步整流的Buck电路,将较高的输入电压(36~75V)降至某一中间值如26V。控制两管占空比在30~60%工作。第二级为两组交互forward电路。各工作在50%占空比,而且两者输出相位相差180o刚好互补。变压器仅为隔离使用,其磁密和电密都处在最佳状态。Buck级只要输出滤波电感,而forward级在整流后只要输出滤波电容。如此情况下SynQor产品获得了92%以上的转换效率。下面给出其电路,其控制IC就是我们熟知的UCC3843。它利用一颗IC巧妙地控制了上述全部功能。

第二家申请专利的是美国国家半导体公司,它的电路为Buck加上一组对称拓朴(推挽、半桥、全桥)。第一级与SynQor公司相同,而第二级则为对称型电路拓朴。这样就可方便地实现ZVS、ZCS同步整流,它的同步整流不仅是ZVS、ZCS软开关的,而且是最大占空比条件下的同步整流。如此情况下,它获得了94%的转换效率,下面给出其电路,见图:限于两级交联其效率毕竟为两级的乘积,因此这种方式的最高效率还是受到限制。

国家半导体公司给出的控制IC是当今最新颖独特的。首先它无需起动电路。可直接接100V以下高压。其次它驱动Buck电路的电平位移电路也做在IC内部。然后还同步地给出第二级的双路输出驱动。可直接驱动推挽电路,或加上驱动器IC驱动半桥或全桥电路,二次侧反馈的光耦可直接接至IC。此IC即LM5041。

以上两种电路拓朴由于二次占空比不变还很适合多路输出。复合电路拓朴中还有一个新的发明就是推挽电路二次侧同步整流之后再加上Buck电路以实现多输出。采用一颗UCC3895再加上几个门电路形成了一个革命性的变革组合。其电路如下。这是一个很奇妙的思维及组合,其推挽及同步整流也都是处在最大占空比之下工作的,但电压却在变化着。

开关电源中普遍应用高频铁氧体磁芯,作为变压器和电感,由于铁氧体固有的磁滞特性,使得我们在设计所有各类电路拓朴时都不得不面对这个问题。在此之前绝大多数电路的做法都是用R、C、D网络将该部分磁能消耗掉,对变换器效率有几个百分点的影响。由于还有比它损耗比例更大的部位,所以注意力并没有放在此处。然而到了转换效率升至90%以上时,这种做法就绝对不可以了。从现在DC/DC工程化的产品来看,由于增加半导体器材(如MOSET、驱动IC等)是易如反掌的事。因此多数电路拓朴选用的是全桥电路拓朴及双晶体管正激电路。这两个电路是能使磁芯自动复位的最佳拓朴。

对全桥电路与四个MOSFET并接上四个肖特基二极管即可,当对角线MOSFET同时关断时,变压器初级绕组励磁电感中的能量可自动地通过另两个二极管回馈至供电电源。如果工作频率不高,或选用了具快恢复性能体二极管的MOSFET,就可以省掉这四支肖特基二极管。这很适合100W以上的大功率DC/DC。而对于100W以下的DC/DC则多选双晶体管正激电路。它的复位原理已人尽皆知,唯一的不足就是最大只有50%的占空比。对小功率的forward电路近年来开发出一个谐振式自动复位电路。用了几个无源元件就能基本无损耗地将磁芯复位,其不足点也是最大占空比仅有50%,此外就是主功率MOSFET的耐压要提升约30%。

目前,美国几家高级DC/DC制造商已经在高功率密度的DC/DC中使用了小型微处理器的技术。首先它可以取代很多模拟电路,减少了模拟元件的数量,它可以取代窗口比较器 、检测器、锁存器等完成电源的起动、过压保护、欠压锁定、过流保护、短路保护及过热保护等功能。由于这些功能都是依靠改变在微控制器上运行的微程序。所以技术容易保密。此外,改变微控制器的微程序还可以适应同一印板生产多品种DC/DC的要求,简化了器材准备、生产管理等的复杂工作。由于它是数字化管理,它的保护功能及控制功能比采用模拟电路要精密得多,有了它还可以解决多个模块并联工作的排序和均流问题。

第二代微控制器控制的DC/DC还没有将典型的开关电源进行全面的数字闭环控制,但是已经没有PWM IC出现在电路中,一个小型MCU参与DC/DC的整个闭环控制。但PWM部分仍是模拟控制,现在,采用DSP数字信号处理器参与脉宽调制,最大、最小占空比控制、频率设置、降频升频控制、输出电压的调节等工作,以及全部保护功能的DC/DC变换器已经问世。这就是使用TI公司的TSM320L2810控制的开关电源是全数字化的电源,这时DC/DC的数字化进程就真正地实现了。好在半导体技术的进步能很大幅度地降低芯片成本,因此,电源技术的数字化革命应该说号角已经吹响。该让我们向在模拟领域进行电源技术攀登的工程师们开始敲起数字化的进行曲了!

下面我们介绍世界著名DC/DC开发制造商的产品特色。
1. Galaxy pwr公司
世界顶级、全桥自动复位硬开关ZVSZCS同步整流。全部工作用微控制器MCU控制,效率94~95%。
2. Synqor两级并联,Buck+双互补forward同步整流微控制器,PWM IC和MCU IC控制,效率92~93%。
3. Glary第三代有源箱位,双互补forward并联,同步整流,效率92%,功率密度240W/in3,1/4砖250W。
4. DIDT二次侧PWM控制的初级半桥及全桥。ZVS,ZCS同步整流,效率91%。
5. Ericsson全桥硬开关ZVS,ZCS同步整流,效率93%。
6. VICOR第一代有源箱位,大功率输出高功率密度,89%效率。
7. Artesyn互补有源箱位Push-pull,效率90%,自偏置同步整流。
8. TYCO有源箱位forward,同步整流,世界DC/DC的主导商,世界标准的创立者。
9. Lambda有源箱位P-沟MOSFET有源箱位,自偏置同步整流。
10. IPD公司第二代有源箝位自偏置同步整流效率90.5%。

总结上述调研我们可以看到,半导体技术进步是DC/DC技术变化的强大动力。
(1) MOSFET的技术进步给DC/DC模块技术带来的巨大变化,同步整流技术的巨大进步。
(2) Schottky技术的进步。
(3) 控制及驱动IC的进步
a. 高压直接起动
b. 高压电平位移驱动取代变压器驱动
c. ZVS,ZCS驱动器贡献给同步整流最佳效果。
d. 光耦反馈直接接口。
PWM IC经历了电压型=>电流型=>电压型的转换,又经历了硬开关=>软开关=>硬开关的否定之否定变化。掌握优秀控制IC是制作优秀DC/DC的前提和关键。
(4) 磁芯技术的突破是下一代DC/DC技术进步的关键,也是巨大难题。
(5) 微控制器及DSP进入DC/DC是技术发展的必由之路。
本文共分两页,请在文章列表页查看。 

www.dvdkodomo.com

本文地址:信彩彩票开户http://www.dvdkodomo.com/dz/23/200996114647.shtml

本文标签:

顶一下
0%
返回信彩彩票开户
0
0%

------分隔线----------------------------

    猜你感兴趣:

  • 12V开关直流稳压电源电路图(TWH8778应用电路)

    本电路主要应用TWH8778作为控制芯片,首先给大家介绍一下TWH8778集成电路,TWH8778属于高速集成电子开关,可用于各种自动控制电路。它外形简单,外围电路简单,内部包含过热

  • 开关电源有啸叫声如何维修(经验分享)

    开关电源有啸叫声如何维修;开关电源在电器设备中至关重要,是整个电器的基础电路,如果开关电源工作不稳定,那么后级电路设计到在好也是空谈,一些细心的朋友可能会发现,

  • viper22a电路图原理

    viper22a电路图原理;下面将用一个DVD开关电源电路图为大家介绍viper22a工作原理。DVD所用的电源IC为专用开关电源集成电路VIPER22A,图4是其外引脚图,图中,第1、2脚SOURCE是内部场效应管源极的表示,在使用中通常接地,3脚FB是取样电压输入端,4脚VDD是供电电压端,

  • viper22a开关电源电路图

    信彩彩票开户 viper22a开关电源电路图:viper22a介绍:典型应用包括离线电源;用于电池充电器适配器备用电源;电视或显示器用品,辅助用品

  • 电脑电源维修方法

    电脑电源维修方法 如果电脑开关电源损坏或无法工作,计算机也将无法工作。在开始电脑电源维修之前,我们必须确定损坏的原因。电源损坏通常是由于三个因素造成的,可能是由

  • TL494开关电源电路图

    TL494开关电源电路图 VMOS管开关电源应用电路如图所示,设计为一种采用TL494开关集成电路元件作为控制电路的推挽式开关电源。在图中,TL494用作电源的控制电路,除了作为

  • KA7500B各引脚电压参考值

    KA7500B各引脚电压参考值 KA7500B是开关电源控制芯片,KA7500B引脚功能在本站一文中详细介绍过( KA7500B中文资料,引脚功能图),需要的朋友可以看下。今天给大家介绍KA75

  • 开关电源高频磁性元件设计中8种常见的错误概念

    1、引言开关电源中高频磁性元件的设计对于电路的正常工作和各项性能指标的实现非常关键。加之高频磁性元件设计包括很多细节知识点,而这些细节内容很难被一本或几本所谓的&

  • 探究开关电源波纹的产生、测量与抑制

    一、PCB布线与纹波关系布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电

  • 开关电源14种拓扑计算公式大汇总

    Buck 变换器的功率器件设计公式 ( 1):Buck 变换器的电路图: (2):Buck 变换器的主要稳态规格: (3):功率器件的稳态应力:

  • 30条开关电源工作小技巧(图文)

    电源开发是个技术活,也是个累活,工作繁杂时难免会犯一些低级小错误。这些错误,会导致一系列的连锁反应,需要采购部、生产部、PM、品管部、业务部、工程部等众多部门来配

  • 串联式开关电源输出电压滤波电路(图文)

    大多数开关电源输出都是直流电压,因此,一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。图1-2是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。 图1-2是在图1-1-a电路的基础上,增

  • 正激式变压器开关电源电路参数的计算(图文)

    信彩彩票开户 正激式变压器开关电源电路参数计算主要对储能滤波电感、储能滤波电容,以及开关电源变压器的参数进行计算。 正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算 图

  • 开关电源中几种常用的MOSFET驱动电路

    MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路。下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。   在使用MOSFE

  • 几种常见开关电源电路图

     用UC3842做的开关电源的典型电路见图1。过载和短路保护,一般是通过在开关管的源极串一个电阻(R4),把电流信号送到3842的第3脚来实现保护。   当电源过载时,3842保护动作,使占空比

  • 低噪声开关的电源原理电路图(图文)

      电路如图所示,该电路可以获得更大的输出功率,只需更改部分器件。图中左边的电路 R1,L1,D1,C1至C7是常规的共模滤波和整流电路,获取约300 V的直流电压供DC-DC变换电路使用;最右边电路

  • 信彩彩票开户低噪声开关电源原理电路图(图文)

      电路如图所示,该电路可以获得更大的输出功率,只需更改部分器件。图中左边的电路 R1,L1,D1,C1至C7是常规的共模滤波和整流电路,获取约300 V的直流电压供DC-DC变换电路使用;最右边电路

  • 基于TDA4605集成电路的开关电源电路

      上图所示是采用TDA4605的开关电源电路,这种电源电路的结构与彩色电视机的开关电源电路基本相同,属于典型的开关电源电路之一。

  • 四种典型开关电源电路设计(图文)

      开关电源工作形式的选择: 在开关电源电路中,基本类型有4种:单端反激式、单端正激式、半桥式和全桥式。对于100 W以下的开关电源,多采用单端反激式变换器,反激式功率变换电路中的变压

  • 全桥式变压器开关电源电路图

      全桥式变压器开关电源也属于双激式变压器开关电源。它同时具有推挽式变压器开关电源电压利用率高,又具有半桥式变压器开关电源耐压高的特点。本文介绍的是全桥式变压器开关电源电路图。

发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
表情:
名称: E-mail: 验证码: 匿名发表
发布文章,推广自己产品。
热门标签
 
319彩票官网 永胜彩票开户 极速快三 钱多多彩票开户 大时代彩票开户 永胜彩票开户 众亿彩票开户 赢冢彩票开户 掌上彩票注册 广西快3