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DC-DC模块电源中如何正确运用拓扑电路
编辑:上海责允电子科技有限公司   发布时间:2018-06-11


    通常情况下,流行于市面上的DC-DC模块电源(隔离型),功率等级基本在1.5kw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(特殊应用除外),这类DC-DC电源追求的是高可靠性、高功率密度、高效率,而在设计时正确选择拓扑电路相当重要,对拓扑的选择主要从这三方面考虑了:输入、输出、功率等级。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。

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。

 LLC

     模块电源里的LLC,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。

     本文对于DC-DC模块电源的拓扑选择模式进行了介绍,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直流模块拓扑选择比较疑惑的朋友能够找到自己满意的答案。


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