電路配置通盤考量應(yīng)用

　　圖3 AC-DC電源設(shè)計(jì)搭載交錯(cuò)式BCM PFC測得的效率(100%=330瓦)

　　對于300瓦的扁平型AHB變壓器，一種解決方案是采用兩個(gè)水平磁芯的結(jié)構(gòu)，包括初級端繞組以串連方式連接;次級端繞組以并連方式連接。不過，該方案必須使用兩個(gè)變壓器，因?yàn)槊總€(gè)磁芯的橫截面積(Ae)差不多是避免飽和所必需的150平方毫米的一半，而要在一個(gè)高不到20毫米的小型元件上設(shè)計(jì)出橫截面積為150平方毫米的傳統(tǒng)形狀磁芯，是一件不可能的事情。因此，類似于BCM PFC電感設(shè)計(jì)，該方案也采用絞合線和高頻鐵氧體磁芯材料來保持高效率。

　　最后一個(gè)重要設(shè)計(jì)步驟是把AHB變壓器中的漏電感量控制在允許范圍內(nèi)，對于ZVS的要求，需要某些特定的漏電感值;而對于自驅(qū)動(dòng)SR，則需要調(diào)節(jié)時(shí)序延遲。在本設(shè)計(jì)中因變壓器產(chǎn)生的有效泄漏被優(yōu)化為7μH，也就是總體有效磁性電感的1.5%，300瓦AHB DC-DC轉(zhuǎn)換器測得的效率結(jié)果如圖4所示。

　　圖4 AHB 390伏特到12伏特/25安培DC-DC測得的效率(100%=300瓦)

　　降低導(dǎo)通損耗成關(guān)鍵　BCM/AHB控制器助陣

　　以圖4測得的滿負(fù)載效率而言，主要由轉(zhuǎn)換器功率級的導(dǎo)通損耗來決定，因此，在這些條件下，幾乎沒有一種控制器可提供幫助。不過，要保持較高的輕載效率，倒有好幾種控制器技術(shù)可以考慮。例如快捷(Fairchild)半導(dǎo)體推出的一款交錯(cuò)式雙BCM PFC控制器FAN9612，其利用一個(gè)內(nèi)部固定的最大頻率箝制來限制輕載下和AC輸入電壓過零點(diǎn)附近的與頻率相關(guān)的輸出電容(Coss)MOSFET開關(guān)損耗。

　　值得注意的是，在AC線電壓部分輸入電壓(VIN)>輸出電壓(VOUT)的二分之一期間，也可采用谷底開關(guān)技術(shù)(Valley-switching Technique)來感測最佳的MOSFET導(dǎo)通時(shí)間，進(jìn)一步降低輸出電容的電容性開關(guān)損耗;而當(dāng)VIN 此外，F(xiàn)AN9612還導(dǎo)入一種自動(dòng)相位管理功能，進(jìn)一步提高輕載效率。這種功能可把雙通道工作降至單通道工作模式，而相位管理則有助于提高輕載效率的效益，如圖3所示，在10%20%r，效率曲看起碭加平坦。加上甕ǖ攔ぷ髂Ｊ嬌砂驗(yàn)_Pp耗pd效率的影降至最低，如D5所示，交e式pfc在相位管理期g具有保持同步的能力。左D的是d0提高到19%(64瓦)，甕ǖ擂D(zhuǎn)Q到p通道工作模式r的情r。右D的t是dMd降至12%(42瓦)r，p通道DQ到甕ǖ攔ぷ髂Ｊr的情r。 20%r，效率曲看起碭加平坦。加上甕ǖ攔ぷ髂Ｊ嬌砂驗(yàn)_Pp耗pd效率的影降至最低，如D5所示，交e式pfc在相位管理期g具有保持同步的能力。左D的是d0提高到19%(64瓦)，甕ǖ擂D(zhuǎn)Q到p通道工作模式r的情r。右D的t是dMd降至12%(42瓦)r，p通道DQ到甕ǖ攔ぷ髂Ｊr的情r。>

　　圖5 PFC相位管理比較圖

　　另一方面，AHB隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)方案可采用AHB控制器FSFA2100來實(shí)現(xiàn)。舉例來說，導(dǎo)入FSFA2100于單一的九腳功率半導(dǎo)體系統(tǒng)封裝(SiP)中，其能整合脈沖寬度調(diào)變(PWM)控制、閘極驅(qū)動(dòng)功能及內(nèi)部功率MOSFET等功能。此種先進(jìn)的整合度讓設(shè)計(jì)人員可藉由較少的外部元件，進(jìn)一步獲得高達(dá)420瓦的極高效率。

　　值得注意的是，把這三大關(guān)鍵功能整合在單一封裝中，可避免對ZVS所需死區(qū)時(shí)間(Dead Time)的可編程設(shè)計(jì)任務(wù)，并把內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器與MOSFET之間的閘極驅(qū)動(dòng)寄生電感減至最小。不過，SiP功率封裝中的功耗大部分源于內(nèi)部MOSFET的開關(guān)，因此需要一個(gè)扁平的擠壓式散熱器，尤其是對無強(qiáng)制空氣冷卻的300瓦設(shè)計(jì)，更是如此。