新型功率系統級封裝隔離DC-DC轉換器

　　4.功率傳輸階段

　　Q2和Q5開(kāi)通后，同步MOSFET Q3開(kāi)通。變壓器電感、鉗位電容以及專(zhuān)用智能門(mén)極驅動(dòng)形成了諧振電路，Q3在最佳點(diǎn)以無(wú)損方式開(kāi)通(和關(guān)斷)。隨著(zhù)變壓器中儲存的能量釋放到負載和輸出電容，副邊電流斜坡上升。

　　5.鉗位階段的轉換

　　T3結束時(shí)能量已傳遞到負載，驅動(dòng)器關(guān)斷Q3。主控制器監控原邊伏—秒，并確定變壓器復位何時(shí)完成，然后關(guān)段Q5。VS2下降允許零電壓開(kāi)通Q4。

　　6.鉗位階段

　　Q2和Q4再次開(kāi)通。此時(shí)輸出電壓由具有專(zhuān)利的采樣反饋接口進(jìn)行監測，并由PI3101控制電路進(jìn)行處理。最小周期定時(shí)器結束后，啟動(dòng)下一個(gè)循環(huán)。鉗位階段保持的能量用于VS1節點(diǎn)的零電壓開(kāi)通。

　　對嵌入式解決方案的幫助

　　一些電源管理半導體廠(chǎng)商提供PWM控制器，允許用戶(hù)開(kāi)發(fā)他們自己的嵌入式隔離DC-DC轉換器。圖4 是一個(gè)典型的例子。這一解決方案是同步反激式轉換器的代表，不需要光反饋。圖4所示的參考設計同一些別的參考設計相比，所用的元件數量少。優(yōu)化此設計后可產(chǎn)生40W功率或3.3V輸出電壓，12A輸出電流，元件數45個(gè)。

　　圖5是嵌入式方法中推薦的功率變壓器尺寸與完整PI13101電源解決方案尺寸的比較。本圖表明僅僅變壓器本身的尺寸就比完整的PI3101解決方案的尺寸還大。板子還沒(méi)考慮其它44個(gè)元件的放置和布線(xiàn)。如果加上這44個(gè)元件，不難看到這個(gè)解決方案需要增大多少尺寸以放置所有的元件及布線(xiàn)。為了降低變壓器尺寸，很可能需要更高的開(kāi)關(guān)頻率，平面磁性及多次反復設計以確保變壓器具有最低的漏感、鐵損、銅損等。由于磁設計較差而導致效率降低2%-3%是設計者常見(jiàn)的事，一旦使用緩沖器來(lái)限制原邊和同步MOSFEF上過(guò)大的電壓尖峰，那么效率損失可能更高。這個(gè)方案工作正常后，仍必須完成安全測試和異常故障測試。在設計方案可用于生產(chǎn)前，要歷時(shí)幾個(gè)月時(shí)間。除此之外，還需要生產(chǎn)。取放機器在不破壞變壓器及其他44個(gè)元件的情況下，需要對它們進(jìn)行安裝。PI3101以單一器件來(lái)取代這“包”元件，它已經(jīng)過(guò)安全認證，并以按高性能電源產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化。事實(shí)上，作為一個(gè)完整的解決方案，PI3101的封裝比嵌入式變壓器的尺寸更小，還多提供20W以上的功率。使用PI3101解決方案的開(kāi)發(fā)周期是大約回流焊工藝的時(shí)間。

　　高密度PI310x系列轉換器是PoE新的大功率標準的理想選擇。單片Cool-Power方案最高可提供標準支持的最大允許功率，實(shí)現以太網(wǎng)電源的絕對最小尺寸。超輕型PI3101也使它在航空和和人工移動(dòng)設備這種對重量敏感的應用中非常有吸引力。PI3101同樣適用于要求非常嚴格的穩壓應用中遠程采樣的支持。

　　結論

　　隔離式DC-DC轉換器已進(jìn)行了必要的改進(jìn)。這種新型超高功率密度轉換器，在現有解決方案的一半尺寸內能夠產(chǎn)生60W的隔離穩壓電源。此新技術(shù)有可能使系統設計者減小現有電源構架的尺寸，并允許他們增加產(chǎn)品特性和功能。這款新型轉換器設計相對容易且設計周期很短，允許用戶(hù)靈活地將電源放置在需要的地方，從而使之成為一種新型技術(shù)。