【导读】本文对于DC-DC直流??榈缭吹耐仄搜≡衲J浇辛私樯?,从基本的三种主模式开始逐渐延伸出多种拓扑结构,是较为基础的一篇电源知识类文章。相信在阅读过本文后,对于DC-DC直流??橥仄搜≡癖冉弦苫蟮呐笥涯芄徽业阶约郝獾拇鸢?。
较为常见的模块电源分为AC-DC与DC-DC两种。关于AC-DC??榈缭?,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??榈缭吹南喙刈柿先唇仙佟1疚木徒攵哉庵智榭?,对DC-DC??榈缭唇惺崂恚蠹曳治龀瞿闹滞仄说缏犯尤菀资迪?,且性能更佳。
此处说的DC-DC??榈缭?,应该指的是工业、轨道交通、通信、军事上用的嵌入式??榈缭?,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??榈缭丛谏杓剖?,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??榈缭矗ǜ衾胄停?,功率等级基本在1kw以内(功率再大一点的,可通过多??椴⒘魇迪郑?,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??樵谏杓剖?,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??榇蠖嘤谜庵滞仄?;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,并不太适合用来制造高性能??榈缭?,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??榈钠笠刀蓟嵊玫秸庵滞仄?,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???,如低压半砖模块、全砖???,一般介于200W---800W之间,也有人用作高压输入??椋?00V---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???,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。
LLC
??榈缭蠢锏腖LC,多用于bus-converter,且开环定频控制,一般设计时,让Lm>>Lr,可以实现ZVS/ZCS,可以获得非常高的效率,比如vicor的正弦振幅变换器,可以做到变态的满载98%效率,(400V输入/1700W输出/尺寸相当于一个打火机大?。?。
两级架构
最早出现于synqor的专利,Buck+推挽或Buck+交错正激(Vicor也有个类似的专利,Buck+LLC),两级架构的思路非常巧妙,它大大拓宽了常规变换其的应用场合,并且降低成本,感兴趣的话可搜一下syqor或vicor的专利,或上它的官网上看看。
其他
不对称半桥(具有ZVS特性),双管正激,应用于bus-converter中的非调整半桥/半调整半桥,ATCA架构等。



