| 国家的石油进口已经超越 50% 仍旧是缺油大国,目前。如果私家车再多一些,哪里去弄石油?否该用法律及政策去鼓励企业和工程师多开发和生产高效率的电源呢?
一、非隔离 DC/DC 技术迅速发展
非隔离 DC/DC 技术发展迅速。目前一套电子设备或电子系统由于负载不同,近年来。会要求电源系统提供多个电压挡级。如台式 PC 机就要求有 +12V +5V +3.3V -12V 四种电压以及待机的 +5V 电压,主机板上则需要 2.5V 1.8V 1.5V 甚至 1V 等。一套 AC/DC 中不可能给出这样多的电压输出,而大多数低压供电电流都很大,因此开发了很多非隔离的 DC/DC 基本上可以分成两大类。一类在内部含有功率开关元件,称 DC/DC 转换器。另一类不含功率开关,需要外接功率 MOSFET 称 DC/DC 控制器。依照电路功能划分,有降压的 STEP-DOWN 升压的 BOOST 还有能升降压的 BUCK-BOOST 或 SEPIC 等,以及正压转成负压的 INVERTOR 等。其中品种最多,发展最快的还是降压的 STEP-DOWN 根据输出电流的大小,分为单相、两相及多相。控制方式上以 PWM 为主,少部分为 PFM
TI 公司的预检测栅驱动技术采用数字技术控制同步 BUCK 采用这种技术的 DC/DC 转换效率最高可以达到 97% 其中 TPS40071 等是其代表产品。 BOOST 升压方式也出现了采用 MOSFET 代替二极管的同步 BOOST 产品。低压领域,非隔离的 DC/DC 转换技术中。增加效率的幅度很大,而且正在设法进一步消除 MOSFET 体二极管的导通及反向恢复问题。
二、开关电源吹响数字化号角
电视、音响设备、照片处置、通讯、网络等都逐步实现了数字化,目前在整个的电子模拟电路系统中。而最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域了近年来,数字电源的研究势头不减,效果也越来越多。电源数字化方面走在前面的公司有 TI 和 Microchip TI 公司既有 DSP 方面的优势,又兼并了 PWM IC 专业制造商 UNIPODE 公司,该公司已经用 TMS320C28F10 制成了通讯用的 48V 输出大功率电源模块,其中 PFC 和 PWM 局部完全为数字式控制。现在 TI 公司已经研发出了多款数字式 PWM 控制芯片。目前主要是 UCD7000 系列、 UCD8000 系列和 UCD9000 系列,将成为下一代数字电源的探路者。总体上既包括硬件局部,还要做软件编程。硬件局部包括 PWM 逻辑局部、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处置、驱动,同步整流的检测和处理等。
所以数字电源还有很长的路要走,目前在电源领域里的竞争主要还是性能价格的竞争。然而电源领域的数字化的号角已经吹响了
三、初级 PWM 控制 IC 不时优化
自从 2002 年 VICOR 公司此项专利技术到期解禁之后,有源箝位技术历经十余年经久不衰。各家公司开发的新型有源箝位控制 IC 如雨后春笋般涌现,给用户提供了充沛的选择。
又新开发了性能更优越的 UCC2891-94 采用电流型控制方式,控制早期有源箝位控制技术的 TI 不只坚持了原有的 UCC3580 系列。综合了高边箝位、低边箝位两种控制方案,给出了全新的控制技巧。 OnSemi 先推出了低压 ( 100V 有源箝位的 NCP1560 控制芯片,随后又推出了高压应用的控制芯片 NCP1280 既解决了 LCD TV 等离子 TV 电源的要求,现在又直指下一代无风扇的 PC 机电源。美国 NS 公司的 5000 系列中专门有一款 LM5025 有源箝位控制 IC 连名不见经传的 Semtech 公司也给出了有源箝位的控制芯片,型号是 SC4910 可见其面前蕴藏着巨大的市场商机。直到最近 TI 公司又推出的有源箝位控制 IC UCC2897 已经将有源箝位的 PWM 控制做到完美无缺。而台商飞兆公司则给出了最廉价的有源箝位控制 IC 即 SD7558 和 SD7559
全桥移相 ZVS 软开关技术在解决 开关电源 效率上功不可没。从 TI 公司的 UC3875 UCC3895 再从 Linear 公司的 LTC1922 LTC3722 增加了自适应检测技术,大功率领域。使全桥移相技术达到顶峰。然而,同步整流技术普遍应用的今天,却无法实现最佳的 ZVS 同步整流。因为全桥移相电路在实质上是属于非对称的无法实现完全的 ZVS 同步整流,由于其开启和关断过程总有一半是硬开关,因而效率比不上对称电路拓扑的 ZVS 方式的同步整流。最新的科技效果应该是 INTERSIL 公司推出的 PWM 对称全桥的 ZVS 控制 IC-ISL6752 既能控制初级侧的四个 MOS 开关为 ZVS 工作状态,又能准确地给出控制二次侧的同步整流为 ZVS 工作状态的驱动信号。采用这颗 IC 制作的 400W DC/DC 再加上先进的功率 MOSFET 转换效率可达到 95%
则仍旧是反激变换器的 PWM 控制 IC 但是必需要能很好地解决二次侧的同步整流的控制方式。 OnSemi 公司的 NCP1207 和 NCP1377 高压 AC/DC 领域的佼佼者。若能再配上 TI 公司的反激变换器的同步整流控制 IC-UCC27226 则能使它成为几乎完美无瑕的高效率电源。低压 DC/DC 领域中的反激变换器控制 IC 中,对于小功率的开关电源。 Linear 公司的 LTC3806 则是上乘之作。 LTC3806 不只能控制好 PWM 还给出准确的二次侧同步整流驱动信号,低压小功率电源控制 IC 杰作。
开关电源 设计时可以选择最佳控制方式和最佳电路拓扑。大功率应该是全桥 ZVS 加上二次侧 ZVS 同步整流,综上所述。典型控制 IC ISL6752 中等功率到小功率应该是有源箝位正激变换 ZVS 软开关配上二次侧的预检测栅驱动技术的同步整流;而小功率应该是配好同步整流的反激变换。当然,这里没有绝对的界限,只是不同的条件下应该有相应的最佳选择。
四、同步整流技术实现高效
开关电源技术得到极大的发展,从上世纪 90 年代末期同步整流技术诞生以来。采用 IC 控制技术的同步整流方案已经为研发工程师普遍接受,现在同步整流技术都在努力实现 ZVS ZCS 方式的同步整流。
现在已经得到广泛应用。这种方式的同步整流系巧妙地将二次侧驱动同步整流的脉冲信号调为比一次侧的 PWM 脉冲信号的上升沿超前,从 2002 年美国银河公司发表了 ZVS 同步整流技术之后。下降沿滞后的方法实现了同步整流 MOS ZVS 方式工作。最新问世的双输出式 PWM 控制 IC 几乎都在控制逻辑内增加了对二次侧实现 ZVS 同步整流的控制端子。例如: Linear 公司的 LTC3722 LTC3723 INTERSIL 公司的 ISL6752 等。这些 IC 不只努力解决好初级侧功率 MOSFET 软开关,而且着力解决好二次侧的 ZVS 方式的同步整流,转换效率可达 94% 以上。
特别是对于性能良好的正激电路或正激有源箝位电路,非对称的开关电源电路拓扑中。二次侧的同步整流中,为了实现 ZVS 方式的同步整流,消除 MOSFET 体二极管的导通损耗和反向恢复时间带来的损耗, TI 公司的专利技术 " 预检测栅驱动技术 " 控制芯片中增加了大量的数字控制技术,正激电路同步整流的控制芯片 UCC27228 诞生使正激电路的效率达到前所未有的高效率。再配合好初级侧的有源箝位技术之后,使这种最新的电路模式既做到初级侧的软开关 ZVS 方式工作,又解决了磁芯复位及能量回馈,减轻了功率 MOSFET 电压应力,还做到二次侧的 ZVS 最佳状态的同步整流,综合使用这两项技术的中小功率的 DC/DC 变换器,其效率都在 94% 以上,功率密度也都能达到 200W/in 以上。
五、专家观点:能源紧缺急需节能政策出台
而电源行业又是一个与能源消耗密切相关的行业,目前中国制造的 开关电源 占了世界市场的 80% 但是高端市场上几乎没有我份额。国目前能源紧缺。所以需要政府以及学会团体应该在几个方面给电源的发展方向作出指导。
彩电电源的空载功耗。乡村里很多家庭晚上看完电视后,首先。采用遥控关断的方法关机,使电力白白消耗。这时彩电的空载损耗多在 3.5W 以上,欧洲规范是小于 1W 日本规范是小于 0.6W
国内各个家电厂商对于电源的效率要求不高,第二。只要求价格。例如, DVD 生产商在外配电源适配器时,宁可选择转换效率缺乏 80% 空载损耗 1.5W 49 元一台的适配器,却不愿意选择转换效率 90% 以上,空载损耗 <0.6W 59 元一台的适配器。
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