摘要：介紹了通信用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在工程應(yīng)用方面的現(xiàn)狀,概述了變換器拓?fù)�、建模與仿真和磁集成方面的發(fā)展,闡明了數(shù)字化控制技術(shù)所產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。0引言通信業(yè)的迅速發(fā)展極大地推動(dòng)了通信電源的發(fā)展,開(kāi)關(guān)電源在通信系統(tǒng)中處于核心地位,并已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將高頻整流器稱(chēng)為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱(chēng)為二次電源。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因而需要不斷提高
摘要：介紹了通信用高頻
開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在工程應(yīng)用方面的現(xiàn)狀,概述了變換器拓?fù)�、建模與仿真和磁集成方面的發(fā)展,闡明了數(shù)字化控制技術(shù)所產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。
0 引言
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大地推動(dòng)了通信電源的發(fā)展,
開(kāi)關(guān)電源在通信系統(tǒng)中處于核心地位,并已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將高頻
整流器稱(chēng)為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱(chēng)為二次電源。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源
模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因而需要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這就對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)提出了更高的要求。
1 通信用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展
通信用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展基本上可以體現(xiàn)在幾個(gè)方面：變換器拓?fù)洹⒔Ｅc仿真、數(shù)字化控制及磁集成。
1.1 變換器拓?fù)?BR>
軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、
功率因數(shù)
校正技術(shù)及多電平技術(shù)是近年來(lái)變換器拓?fù)浞矫娴臒狳c(diǎn)。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以有效的降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)應(yīng)力,有助于變換器效率的提高;采用PFC技術(shù)可以提高AC/DC變換器的輸入功率因數(shù),減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染;而多電平技術(shù)主要應(yīng)用在通信電源三相輸入變換器中,可以有效降低開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力。同時(shí)由于輸入電壓高,采用適當(dāng)?shù)能涢_(kāi)關(guān)技術(shù)以降低開(kāi)關(guān)損耗,是多電平技術(shù)將來(lái)的重要研究方向。
為了降低變換器的體積,需要提高開(kāi)關(guān)頻率而實(shí)現(xiàn)高的功率密度,必須使用較小尺寸的
磁性材料及被動(dòng)元件,但是提高頻率將使
MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗與驅(qū)動(dòng)損耗大幅度增加,而軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以降低開(kāi)關(guān)損耗。目前的通信電源工程應(yīng)用最為廣泛的是有源鉗位ZVS技術(shù)、上世紀(jì)90年代初誕生的ZVS移相全橋技術(shù)及90年代后期提出的同步整流技術(shù)。
1.1.1 ZVS 有源鉗位
有源箝位技術(shù)歷經(jīng)三代,且都申報(bào)了專(zhuān)利。第一代為美國(guó)V
ICOR公司的有源箝位ZVS技術(shù),將DC/DC的工作頻率提高到1 MHZ,功率密度接近200 W/in3,然而其轉(zhuǎn)換效率未超過(guò)90 %。為了降低第一代有源箝位技術(shù)的成本,
IPD公司申報(bào)了第二代有源箝位技術(shù)專(zhuān)利,其采用P溝道MOSFET,并在
變壓器二次側(cè)用于forward電路拓?fù)涞挠性大槲?這使產(chǎn)品成本減低很多。但這種方法形成的MOSFET的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）邊界條件較窄,而且PMOS工作頻率也不理想。為了讓磁能在磁芯復(fù)位時(shí)不白白消耗掉,一位美籍華人工程師于
2001年申請(qǐng)了第三代有源箝位技術(shù)專(zhuān)利,其特點(diǎn)是在第二代有源箝位的基礎(chǔ)上將磁芯復(fù)位時(shí)釋放出的能量轉(zhuǎn)送至負(fù)載,所以實(shí)現(xiàn)了更高的轉(zhuǎn)換效率。它共有三個(gè)電路方案：其中一個(gè)方案可以采用N溝MOSFET,因而工作頻率可以更高,采用該技術(shù)可以將ZVS軟開(kāi)關(guān)、同步整流技術(shù)都結(jié)合在一起,因而其實(shí)現(xiàn)了高達(dá)
92 %的效率及
250 W/in3以上的功率密度。
