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直流模块电源中如何成功选择拓扑
2020-03-28 10:31:50
较为常见的
模块电源
分为
AC-DC
与
DC-DC
两种。关于
AC-DC
模块电源
,无论是网络上还是实际电源设计上都有不少的探讨,反倒是
DC-DC
模块电源
的相关资料却较少。本文就将针对这种情况,对
DC-DC
模块电源
进行梳理,为大家分析出哪种拓扑电路更加容易实现,且性能更佳。
此处说的
DC-DC
模块电源
,应该指的是工业、轨道交通、通信、军事上用的嵌入式
模块电源
,这类电源追求的是高可靠性、高功率密度、高效率,就目前而言,
对成本虽有要求,但远没有常规的
AC-DC
那么敏感。且为了达到高性能,一般不会像
AC-DC
那样,
DC-DC
模块电源
在设计时,为方便设计的灵活性,不
太用集成度高的
IC
。
一般而言,流行于市面上的
DC-DC
模块电源
(隔离型),功率等级基本在
1kw
以内(功率再大一点的,可通过多模块并联均流实现),输入电压范围从
2.5V
到
650V
不等,输出电压则从
1V
到
60V
不等,而模块在设计时,对拓扑的选择主要从这三方面考虑了:输入、输出、功率等级。
Royer
(自激推挽)
一般用于低输入电压的场合(如
2.5V
,
5V
),且功率不大(如
2W
以内),另外
Royer
是非稳压的,若需要稳压,则需要在模块里面加入线性稳压线路;
常规反激(包括
IC
控制的反激和
RCC
)
用于
模块电源
中的常规反激,一般功率不超过
50W
,输入电压覆盖
9V
到
1000V
,均有模块产品出现;同步整流技术是反激变换器设计中的一个难点,也是专
利壁垒比较多的一个点,市场上的小功率
DC-DC
模块大多用这种拓扑;至于
RCC
,最大的优点是便宜,但它对器件的一致性要求太高,而且还是变频的,并不
太适合用来
**
高性能
模块电源
,早年的模
块电源有人用过,现在用的人越来越少了。
有源钳位反激
/
有源钳位正反激
有源钳位反激是有源钳位技术与常规反激变换器结合的产物,开关管应力低,效率高,
EMI
特性好是它的优点,但技术复杂,同步整流也不好搞定,所以尽管它的
优点很多,但市场上用这种拓扑做产品的并不多见;至于有源钳位正反激技术,比有源钳位反激技术更复杂,正反激最大的优点就是输出纹波小,尤其是
0.5duty
时理论纹波为零,可在一些高性能
DC-DC
模块电源
中见到这种拓扑;
有源钳位正激,最开始是
vicor
的专利拓扑,
2003
年专利到期,经过十几年的发展,可以说是
模块电源
里最著名也是最成熟的一个拓扑了,常用于
50W---200W
功率等级,输入电压不超过
100V
的场合,几乎每一家做模块的企业都会用到这种拓扑,输出电压从
1V
到
15V
均有。
硬开关半桥(全桥)
常见于低压大功率的模块,如低压半砖模块、全砖模块,一般介于
200W---800W
之间,也有人用作高压输入模块,如
200V---400V
输入,但不多见。
移相全桥(
PSFB
)
大概
90
年代开始流行,玩大功率的应该很熟,在高压大功率
DC-DC
模块,主要用这种拓扑了(
DC-DC
模块一般输入电压比较宽,
LLC
虽有效率上的优
势,但在宽输入电压范围应用场合不合适),市面上能够见到的用
PSFB
的
DC-DC
模块产品基本参数为:输入
200V--400V
(或输入
400V--- 650V
)、输出
600W
、
800W
、
1000W
、尺寸多为标准全砖尺寸,完善的保护机制,多模块并联冗余能力。
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