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直流模塊電源中如何成功選擇拓撲

來源: 發布時間:2020-03-28 10:31:50 次瀏覽
 較為常見的模塊電源分為AC-DCDC-DC兩種。關于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那么敏感。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,流行于市面上的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,可通過多模塊并聯均流實現),輸入電壓范圍從 2.5V650V不等,輸出電壓則從1V60V不等,而模塊在設計時,對拓撲的選擇主要從這三方面考慮了:輸入、輸出、功率等級。
Royer(自激推挽)
   一般用于低輸入電壓的場合(如2.5V5V),且功率不大(如2W以內),另外Royer是非穩壓的,若需要穩壓,則需要在模塊里面加入線性穩壓線路;
常規反激(包括IC控制的反激和RCC
     用于模塊電源中的常規反激,一般功率不超過50W,輸入電壓覆蓋9V1000V,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;至于RCC,最大的優點是便宜,但它對器件的一致性要求太高,而且還是變頻的,并不 太適合用來**高性能模塊電源,早年的模塊電源有人用過,現在用的人越來越少了。
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,但技術復雜,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并不多見;至于有源鉗位正反激技術,比有源鉗位反激技術更復雜,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,可以說是模塊電源里最著名也是最成熟的一個拓撲了,常用于 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1V15V均有。
 硬開關半橋(全橋)
       常見于低壓大功率的模塊,如低壓半磚模塊、全磚模塊,一般介于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,但在寬輸入電壓范圍應用場合不合適),市面上能夠見到的用PSFBDC-DC模塊產品基本參數為:輸入200V--400V(或輸入400V--- 650V)、輸出600W800W1000W、尺寸多為標準全磚尺寸,完善的保護機制,多模塊并聯冗余能力。