電路配置通盤(pán)考量應用

　　圖3 AC-DC電源設計搭載交錯式BCM PFC測得的效率(100%=330瓦)

　　對于300瓦的扁平型AHB變壓器，一種解決方案是采用兩個(gè)水平磁芯的結構，包括初級端繞組以串連方式連接;次級端繞組以并連方式連接。不過(guò)，該方案必須使用兩個(gè)變壓器，因為每個(gè)磁芯的橫截面積(Ae)差不多是避免飽和所必需的150平方毫米的一半，而要在一個(gè)高不到20毫米的小型元件上設計出橫截面積為150平方毫米的傳統形狀磁芯，是一件不可能的事情。因此，類(lèi)似于BCM PFC電感設計，該方案也采用絞合線(xiàn)和高頻鐵氧體磁芯材料來(lái)保持高效率。

　　最后一個(gè)重要設計步驟是把AHB變壓器中的漏電感量控制在允許范圍內，對于ZVS的要求，需要某些特定的漏電感值;而對于自驅動(dòng)SR，則需要調節時(shí)序延遲。在本設計中因變壓器產(chǎn)生的有效泄漏被優(yōu)化為7μH，也就是總體有效磁性電感的1.5%，300瓦AHB DC-DC轉換器測得的效率結果如圖4所示。

　　圖4 AHB 390伏特到12伏特/25安培DC-DC測得的效率(100%=300瓦)

　　降低導通損耗成關(guān)鍵　BCM/AHB控制器助陣

　　以圖4測得的滿(mǎn)負載效率而言，主要由轉換器功率級的導通損耗來(lái)決定，因此，在這些條件下，幾乎沒(méi)有一種控制器可提供幫助。不過(guò)，要保持較高的輕載效率，倒有好幾種控制器技術(shù)可以考慮。例如快捷(Fairchild)半導體推出的一款交錯式雙BCM PFC控制器FAN9612，其利用一個(gè)內部固定的最大頻率箝制來(lái)限制輕載下和AC輸入電壓過(guò)零點(diǎn)附近的與頻率相關(guān)的輸出電容(Coss)MOSFET開(kāi)關(guān)損耗。

　　值得注意的是，在A(yíng)C線(xiàn)電壓部分輸入電壓(VIN)>輸出電壓(VOUT)的二分之一期間，也可采用谷底開(kāi)關(guān)技術(shù)(Valley-switching Technique)來(lái)感測最佳的MOSFET導通時(shí)間，進(jìn)一步降低輸出電容的電容性開(kāi)關(guān)損耗;而當VIN 此外，FAN9612還導入一種自動(dòng)相位管理功能，進(jìn)一步提高輕載效率。這種功能可把雙通道工作降至單通道工作模式，而相位管理則有助于提高輕載效率的效益，如圖3所示，在10%20%r，效率曲看起碭加平坦。加上甕ǖ攔ぷ髂Ｊ嬌砂驗_Pp耗pd效率的影降至最低，如D5所示，交e式pfc在相位管理期g具有保持同步的能力。左D的是d0提高到19%(64瓦)，甕ǖ擂DQ到p通道工作模式r的情r。右D的t是dMd降至12%(42瓦)r，p通道DQ到甕ǖ攔ぷ髂Ｊr的情r。 20%r，效率曲看起碭加平坦。加上甕ǖ攔ぷ髂Ｊ嬌砂驗_Pp耗pd效率的影降至最低，如D5所示，交e式pfc在相位管理期g具有保持同步的能力。左D的是d0提高到19%(64瓦)，甕ǖ擂DQ到p通道工作模式r的情r。右D的t是dMd降至12%(42瓦)r，p通道DQ到甕ǖ攔ぷ髂Ｊr的情r。>

　　圖5 PFC相位管理比較圖

　　另一方面，AHB隔離式DC-DC轉換器的實(shí)現方案可采用AHB控制器FSFA2100來(lái)實(shí)現。舉例來(lái)說(shuō)，導入FSFA2100于單一的九腳功率半導體系統封裝(SiP)中，其能整合脈沖寬度調變(PWM)控制、閘極驅動(dòng)功能及內部功率MOSFET等功能。此種先進(jìn)的整合度讓設計人員可藉由較少的外部元件，進(jìn)一步獲得高達420瓦的極高效率。

　　值得注意的是，把這三大關(guān)鍵功能整合在單一封裝中，可避免對ZVS所需死區時(shí)間(Dead Time)的可編程設計任務(wù)，并把內部驅動(dòng)器與MOSFET之間的閘極驅動(dòng)寄生電感減至最小。不過(guò)，SiP功率封裝中的功耗大部分源于內部MOSFET的開(kāi)關(guān)，因此需要一個(gè)扁平的擠壓式散熱器，尤其是對無(wú)強制空氣冷卻的300瓦設計，更是如此。