兩種高效能電源設(shè)計及拓撲分析

　　圖3中的半橋變壓器是高功率要求的另一個選擇。和單開關(guān)或雙開關(guān)正向變壓器相反，半橋變壓器可以在兩個象限工作并降低原邊FET的電流。變壓器組成結(jié)構(gòu)和輸出整流比單一正向拓撲結(jié)構(gòu)復雜，也存在高開關(guān)耗損問題。

　　圖3 半橋拓補電路結(jié)構(gòu)

　　新興拓撲結(jié)構(gòu)

　　為了符合更高效能的要求，業(yè)界已開發(fā)了數(shù)種新的拓撲結(jié)構(gòu)。這些新電路拓撲不一定是指新發(fā)明，而是新近在商業(yè)大批量應用的。其中，兩種最受重視的拓撲分別為有源鉗位正激和雙電感加電容(LLC)。

　　1 有源鉗位正激

　　圖4中的有源鉗位正激拓撲是一個存在已久的軟開關(guān)結(jié)構(gòu)，雖然這種結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的正向式拓撲結(jié)構(gòu)類似，但過去一直被視為是難以實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，因此主要應用在特殊領(lǐng)域，比如電信領(lǐng)域。不過，隨著新IC的推出，這種結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)變得非常簡單。

　　圖4 采用安森美半導體NCP1562的有源鉗位正激拓補結(jié)構(gòu)

　　在這個拓撲結(jié)構(gòu)中，變壓器在主開關(guān)的整個關(guān)閉時間內(nèi)通過附屬開關(guān)串行的電容進行復位，這樣做可以消除單開關(guān)正向結(jié)構(gòu)中的無效時間。它的主要優(yōu)點包括低開關(guān)耗損，可在50%以上占空比工作，降低了原邊開關(guān)的電流應力。同時，這個結(jié)構(gòu)也提供了自驅(qū)動同步整流功能，省去了專用門極驅(qū)動電路。加之低電壓MOSFET越來越低的價格，采用MOSFET和同步整流已經(jīng)成為實現(xiàn)低輸出電壓高電流整流的可行方案。

　　使用有源鉗位器件和進行有源鉗位FET的控制雖然看起來會增加電路的復雜度，但卻可以通過節(jié)省緩沖電路、復位電路和較低整體開關(guān)要求加以補償。這個結(jié)構(gòu)也能夠在寬廣的輸入電壓范圍下工作，因而適合多種應用，包括電視游戲機。

　　這個結(jié)構(gòu)的主要缺點是沒有大批量應用，比如在計算機中，因此一般臺式機的設(shè)計工程師對它感到陌生。不過隨著像安森美半導體等公司不斷推出產(chǎn)品，這個拓撲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)難度已經(jīng)降低了。在較大批量應用中采用這個結(jié)構(gòu)也能夠降低采用元件的成本。這個拓撲的另一缺點是，和雙開關(guān)正向或半橋變壓器比較，需要較高額定電壓的開關(guān)。 -- 2007-12-5 23:37:38--> 2 LLC諧振半橋

　　圖5中的LLC拓撲結(jié)構(gòu)特別適用需要高輸出電壓的場合，如液晶和等離子電視等應用。

　　圖5 LLC諧振半橋拓補結(jié)構(gòu)

　　和有源鉗位拓撲一樣，這也是一款因超低開關(guān)耗損達到超高效能的軟開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)。其他優(yōu)點還包括不需輸出電感，因此可以降低實現(xiàn)的整體成本。最后，由于采用半橋配置，可以降低原邊元件的壓力。

　　另一方面，這個結(jié)構(gòu)也有一些缺點，最主要的是增加了復雜的磁性設(shè)計，輸出電容上的高紋波電流和可變頻率。同時，這個結(jié)構(gòu)在設(shè)計較寬輸入電壓范圍上也比較困難。