通信用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展

同步整流包括自驅(qū)動(dòng)與外部驅(qū)動(dòng)。自驅(qū)動(dòng)同步整流方法簡(jiǎn)單易行，但是次級(jí)電壓波形容易受到變壓器漏感等諸多因素的影響，造成批量生產(chǎn)時(shí)可靠性較低而較少應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品中。對(duì)于12V以上至20V左右輸出電壓的變換則多采用專門(mén)的外部驅(qū)動(dòng)IC，這樣可以達(dá)到較好的電氣性能與更高的可靠性。

TI公司提出了預(yù)測(cè)驅(qū)動(dòng)策略的芯片UCC27221/2，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間以降低體二極管的導(dǎo)通損耗。ST公司也設(shè)計(jì)出類似的芯片STSR2/3，不僅用于反激也適用于正激，同時(shí)改進(jìn)了連續(xù)與斷續(xù)導(dǎo)通模式的性能。美國(guó)電力電子系統(tǒng)中心(CPES)研究了各種諧振驅(qū)動(dòng)拓?fù)湟越档万?qū)動(dòng)損耗，并于1997年提出一種新型的同步整流電路，稱為準(zhǔn)方波同步整流，可以較大地降低同步整流管體二極管的導(dǎo)通損耗與反向恢復(fù)損耗，并且容易實(shí)現(xiàn)初級(jí)主開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)。凌特公司推出的同步整流控制芯片LTC3900和LTC3901可以更好地應(yīng)用于正激、推挽及全橋拓?fù)渲小?/p>

ZVS及ZCS同步整流技術(shù)也已開(kāi)始應(yīng)用，例如有源鉗位正激電路的同步整流驅(qū)動(dòng)(NCP1560)，雙晶體管正激電路的同步整流驅(qū)動(dòng)芯片LTC1681及LTC1698，但其都未取得對(duì)稱型電路拓樸ZVS/ZCS同步整流的優(yōu)良效果。

1.2 建模與仿真

開(kāi)關(guān)型變換器主要有小信號(hào)與大信號(hào)分析兩種建模方法。

小信號(hào)分析法：主要是狀態(tài)空間平均法，由美國(guó)加里福尼亞理工學(xué)院的R.D.Middlebrook于1976年提出，可以說(shuō)這是電力電子學(xué)領(lǐng)域建模分析的第一個(gè)真正意義的重大突破。后來(lái)出現(xiàn)的如電流注入等效電路法、等效受控源法(該法由我國(guó)學(xué)者張興柱于1986年提出)、三端開(kāi)關(guān)器件法等，這些均屬于電路平均法的范疇。平均法的缺點(diǎn)是明顯的，對(duì)信號(hào)進(jìn)行了平均處理而不能有效地進(jìn)行紋波分析;不能準(zhǔn)確地進(jìn)行穩(wěn)定性分析;對(duì)諧振類變換器可能不大適合;關(guān)鍵的一點(diǎn)是，平均法所得出的模型與開(kāi)關(guān)頻率無(wú)關(guān)，且適用條件是電路中的電感電容等產(chǎn)生的自然頻率必須要遠(yuǎn)低于開(kāi)關(guān)頻率，準(zhǔn)確性才會(huì)較高。

大信號(hào)分析法：有解析法，相平面法，大信號(hào)等效電路模型法，開(kāi)關(guān)信號(hào)流法，n次諧波三端口模型法，KBM法及通用平均法。還有一個(gè)是我國(guó)華南理工大學(xué)教授丘水生先生于1994年提出的等效小參量信號(hào)分析法，不僅適用于PWM變換器也適用于諧振類變換器，并且能夠進(jìn)行輸出的紋波分析。

建模的目的是為了仿真，繼而進(jìn)行穩(wěn)定性分析。1978年，R.Keller首次運(yùn)用R.D.Middlebrook的狀態(tài)空間平均理論進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的SPICE仿真。近30年來(lái)，在開(kāi)關(guān)電源的平均SPICE模型的建模方面，許多學(xué)者都建立了各種各樣的模型理論，從而形成了各種SPICE模型。這些模型各有所長(zhǎng)，比較有代表性的有：Dr.SamBenYaakov的開(kāi)關(guān)電感模型;Dr.RayRidley的模型;基于Dr.VatcheVorperian的Orcad9.1的開(kāi)關(guān)電源平均Pspice模型;基于StevenSandler的ICAP4的開(kāi)關(guān)電源平均Isspice模型;基于Dr.VincentG.Bello的Cadence的開(kāi)關(guān)電源平均模型等等。在使用這些模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合變換器的主要參數(shù)進(jìn)行宏模型的構(gòu)建，并利用所建模型構(gòu)成的DC/DC變換器在專業(yè)的電路仿真軟件(Matlab、Pspice等)平臺(tái)上進(jìn)行直流分析、小信號(hào)分析以及閉環(huán)大信號(hào)瞬態(tài)分析。