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發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:89
濾波器和PFC輸出電容中常見的高峰值電流得以減小。輸出PFC大電容受益于紋波電流消除是因為流經(jīng)等效串聯(lián)電阻(ESR)的AC RMS電流減小。另外,由于升壓MOSFET在依賴于AC線的零電壓開關(guān)(ZVS)下關(guān)斷,在零電流開關(guān)(ZCS)下導(dǎo)通,故可以進(jìn)一步提高效率。對于 350W的交錯式BCM PFC設(shè)計,MOSFET散熱器可去掉,如圖1所示。另一方面,CCM PFC設(shè)計中使用的升壓MOSFET則易受與頻率相關(guān)的開關(guān)損耗的影響,而開關(guān)損耗與輸入電流及線電壓成比例。通過在零電流時關(guān)斷交錯式BCM升壓二極管,可避免反向恢復(fù)損耗,從而允許使用成本低廉的快速恢復(fù)整流二極管,而且在某些情況下可以無需散熱器。PFC轉(zhuǎn)換器工作時的固有特點是:輸出電壓調(diào)節(jié)采用電壓型PWM控制時9穩(wěn)態(tài)占空比Du為常數(shù)(即導(dǎo)通時間Ton為常數(shù)),輸人電流接近于正弦波。因此,控制電路中無須乘法器和電流控制,就可以實現(xiàn)功率因數(shù)校正。
對于隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計,半橋是一個很好的拓?fù)溥x擇,因為它有兩個互補(bǔ)驅(qū)動的初級端MOSFET,且最大漏源電壓受限于所加的DC輸入電壓。LLC通過可變頻率控制技術(shù),利用與功率水平設(shè)計相關(guān)的寄生元素來實現(xiàn)ZVS。不過,由于經(jīng)調(diào)節(jié)的DC輸出只使用電容濾波,這種拓?fù)渥钸m合的是輸出紋波較低、輸出電壓較高的應(yīng)用。
AHB主要用于高性能模塊(如CPU、DMA和DSP等)之間的連接,作為SoC的片上系統(tǒng)總線,它包括以下一些特性:單個時鐘邊沿操作;非三態(tài)的實現(xiàn)方式;支持突發(fā)傳輸;支持分段傳輸;支持多個主控制器;可配置32位~128位總線寬度;支持字節(jié)、半字節(jié)和字的傳輸。AHB系統(tǒng)由主模塊、從模塊和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) AHBInfrastructure)3部分組成,整個AHB總線上的傳輸都由主模塊發(fā)出,由從模塊負(fù)責(zé)回應(yīng)。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)則由仲裁器、主模塊到從模塊的多路器、從模塊到主模塊的多路器、譯碼器(decoder)、虛擬從模塊(dummy Slave)、虛擬主模塊(dummy Master)所組成。
對于300W,12V DC-DC轉(zhuǎn)換器,AHB是一種高效的選擇。由于初級電流滯后于變壓器的初級電壓,故可為兩個初級MOSFET的ZVS提供必要條件。類似于LLC,利用 AHB實現(xiàn)ZVS的能力也取決于對電路寄生元素的透徹了解,比如變壓器漏電感、匝間電容和分立式器件的結(jié)電容。相比LLC控制中采用的可變頻率控制方法,固定頻率方案可以大大簡化次級端自驅(qū)動同步整流(SR)的任務(wù)。自驅(qū)動SR的柵極驅(qū)動電壓很容易由變壓器次級端推算出來。增加一個低端MOSFET驅(qū)動器,比如圖2所示的雙路4A FAN3224驅(qū)動器,就可以精確給出通過MOSFST米勒平坦區(qū)的電平轉(zhuǎn)換和高峰值驅(qū)動電流。
圖2.FAN3224,利用 倍流整流器實現(xiàn)自驅(qū)動同步整流(SR)。
這種倍流整流器可用于任何雙端電源拓?fù)浜痛驞C電流應(yīng)用,它具有好幾個突出的特性。首先,其次級端由一個簡單繞組構(gòu)成,可簡化變壓器結(jié)構(gòu)。其次,由于所需的輸出電感被分配在兩個電感器上,因大電流流入次級端而產(chǎn)生的功耗得到更有效的分布。第三,作為占空比(D)的函數(shù),兩個電感紋波電流彼此抵消。抵消掉的兩個電感電流之和擁有兩倍于開關(guān)頻率的視在頻率(apparent frequency),故允許更高的頻率,此外流入輸出電感的峰值電流更低。
加在次級端整流器上的電壓不對稱可能是AHB的缺點之一。當(dāng)AHB在其限值D=0.5附近工作時,加載的SR電壓幾乎可達(dá)到匹配。然而,更合理的方案是,通過對變壓器的匝數(shù)比進(jìn)行設(shè)計,使D在額定工作期間保持在0.25。
調(diào)節(jié)器之后是一個帶自驅(qū)動SR的不對稱半橋DC-DC轉(zhuǎn)換器,如圖1所示。
表1.小型AC-DC電源設(shè)計規(guī)格
表1中的規(guī)格是對全部設(shè)計要求的簡單小結(jié)。主要設(shè)計目標(biāo)如下:
1.在盡可能寬的范圍上獲得最大效率。
2.實現(xiàn)盡可能小的設(shè)計尺寸。
3.散熱器的使用和尺寸最小化。
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