計算機電源“白金”化

80+TM 和計算機產(chǎn)業(yè)拯救氣候行動(dòng)計劃 (Climate Savers Computing) ™ 給計算機電源設立了一個(gè)強有力的效率標準。這些標準的“白金”級別規定計算機電源在 20% 額定負載狀態(tài)下必須有 90% 的效率，50% 額定負載時(shí)效率必須達到94%，而在 100% 負載時(shí)效率必須達到 91%。為了滿(mǎn)足這些標準，一些電源設計人員選擇使用一個(gè)具有同步整流的相移、全橋接 DC/DC 轉換器。這種拓撲結構是一種比較好的選擇，因為它可以在主 FET 上實(shí)現零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS)。一種普遍使用的驅動(dòng)同步整流器的方法是利用已經(jīng)存在的信號驅動(dòng)主 FET。這樣做存在的唯一問(wèn)題是要求主 FET 時(shí)滯，以實(shí)現零電壓開(kāi)關(guān)。這會(huì )導致兩個(gè)同步整流器在快速續流期間同時(shí)關(guān)閉，從而允許過(guò)多的體二極管導電，最終降低系統效率。本文的目的是建議使用不同的時(shí)序，驅動(dòng)這些同步整流器，從而減少體二極管導電并最終提高整體系統效率。

市場(chǎng)上有一些脈寬調制器 (PWM)，其設計目標是用于控制相移、全橋接轉換器，而非驅動(dòng)同步整流器 （QE 和 QF）。工程師們發(fā)現他們可以通過(guò) PWM 控制器的控制信號OUTA和OUTB來(lái)控制同步 FET，這樣便可以在本應用中使用這些控制器。圖 1 顯示了其中一款轉換器中的一個(gè)功能示意圖。

圖 1 同步整流改進(jìn)型相移、全橋接轉換器
問(wèn)題
通過(guò)延遲H橋接（QA、QB、QC、QD）的 FET 導通，PWM 控制器有助于在這些轉換器中實(shí)現 ZVS。FET QA 和 QB 導通和斷開(kāi)轉換過(guò)渡之間的延遲 (tDelay) 會(huì )使同步 FET QE 和 Q F同時(shí)斷開(kāi)，從而允許其主體二極管實(shí)施上述導電行為。下列方程式較好地估算了續流期間 QE 和 QF 的主體二極管傳導損耗：

其中 POUT 為輸出功率，VOUT 為輸出電壓，VD 為主體二極管的正向壓降，而 fs 為電感開(kāi)關(guān)頻率。

QE 和 QF 的主體二極管傳導損耗 (PDiode) 過(guò)多會(huì )使設計達不到“白金”標準。更多詳情，請參見(jiàn)圖 1 和圖 2。如圖所示，OUTA 驅動(dòng) FET QA 和 QF，而 OUTB 驅動(dòng) FET QB 和 QE。V1 為 LOUT 和 COUT 濾波器網(wǎng)絡(luò )輸入的電壓，而 VQEd 和 VQFd 為相應同步整流器 QE 和 QF 的電壓。

圖 2 圖 1 所示轉換器的時(shí)序圖