兩種高效能電源設計及拓撲分析

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

　　圖3 半橋拓補電路結構

　　新興拓撲結構

　　為了符合更高效能的要求，業(yè)界已開(kāi)發(fā)了數種新的拓撲結構。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(gè)存在已久的軟開(kāi)關(guān)結構，雖然這種結構和傳統的正向式拓撲結構類(lèi)似，但過(guò)去一直被視為是難以實(shí)現的結構，因此主要應用在特殊領(lǐng)域，比如電信領(lǐng)域。不過(guò)，隨著(zhù)新IC的推出，這種結構的實(shí)現變得非常簡(jiǎn)單。

　　圖4 采用安森美半導體NCP1562的有源鉗位正激拓補結構

　　在這個(gè)拓撲結構中，變壓器在主開(kāi)關(guān)的整個(gè)關(guān)閉時(shí)間內通過(guò)附屬開(kāi)關(guān)串行的電容進(jìn)行復位，這樣做可以消除單開(kāi)關(guān)正向結構中的無(wú)效時(shí)間。它的主要優(yōu)點(diǎn)包括低開(kāi)關(guān)耗損，可在50%以上占空比工作，降低了原邊開(kāi)關(guān)的電流應力。同時(shí)，這個(gè)結構也提供了自驅動(dòng)同步整流功能，省去了專(zhuān)用門(mén)極驅動(dòng)電路。加之低電壓MOSFET越來(lái)越低的價(jià)格，采用MOSFET和同步整流已經(jīng)成為實(shí)現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(jìn)行有源鉗位FET的控制雖然看起來(lái)會(huì )增加電路的復雜度，但卻可以通過(guò)節省緩沖電路、復位電路和較低整體開(kāi)關(guān)要求加以補償。這個(gè)結構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(gè)結構的主要缺點(diǎn)是沒(méi)有大批量應用，比如在計算機中，因此一般臺式機的設計工程師對它感到陌生。不過(guò)隨著(zhù)像安森美半導體等公司不斷推出產(chǎn)品，這個(gè)拓撲結構的實(shí)現難度已經(jīng)降低了。在較大批量應用中采用這個(gè)結構也能夠降低采用元件的成本。這個(gè)拓撲的另一缺點(diǎn)是，和雙開(kāi)關(guān)正向或半橋變壓器比較，需要較高額定電壓的開(kāi)關(guān)。 -- 2007-12-5 23:37:38--> 2 LLC諧振半橋

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

　　圖5 LLC諧振半橋拓補結構

　　和有源鉗位拓撲一樣，這也是一款因超低開(kāi)關(guān)耗損達到超高效能的軟開(kāi)關(guān)拓撲結構。其他優(yōu)點(diǎn)還包括不需輸出電感，因此可以降低實(shí)現的整體成本。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(gè)結構也有一些缺點(diǎn)，最主要的是增加了復雜的磁性設計，輸出電容上的高紋波電流和可變頻率。同時(shí)，這個(gè)結構在設計較寬輸入電壓范圍上也比較困難。