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“白金”计算机电源设计的一些技巧

导读: 80+TM和计算机产业拯救气候行动计划给计算机电源设立了一个强有力的效率标准。这些标准的“白金”级别规定计算机电源在20%额定负载状态下必须有90%的效率,50%额定负载时效率必须达到94%,而在100%负载时效率必须达到91%。

  80+TM和计算机产业拯救气候行动计划 (Climate Savers Computing) ™ 给计算机电源设立了一个强有力的效率标准。这些标准的“白金”级别规定计算机电源在20%额定负载状态下必须有90%的效率,50%额定负载时效率必须达到94%,而在100%负载时效率必须达到91%。

  为了满足这些标准,一些电源设计人员选择使用一个具有同步整流的相移、全桥接DC/DC转换器。这种拓扑结构是一种比较好的选择,因为它可以在主FET上实现零电压开关 (ZVS)。一种普遍使用的驱动同步整流器的方法是利用已经存在的信号驱动主FET。这样做存在的唯一问题是要求主FET时滞,以实现零电压开关。这会导致两个同步整流器在快速续流期间同时关闭,从而允许过多的体二极管导电,最终降低系统效率。本文的目的是建议使用不同的时序,驱动这些同步整流器,从而减少体二极管导电并最终提高整体系统效率。

  市场上有一些脉宽调制器 (PWM),其设计目标是用于控制相移、全桥接转换器,而非驱动同步整流器 (QE和QF)。工程师们发现他们可以通过PWM控制器的控制信号OUTA和OUTB来控制同步FET,这样便可以在本应用中使用这些控制器。图1显示了其中一款转换器中的一个功能示意图。

 

  

  图1 同步整流改进型相移、全桥接转换器

 

  问题:

  通过延迟H桥接(QA、QB、QC、QD)的FET导通,PWM控制器有助于在这些转换器中实现ZVS。FET QA和QB导通和断开转换过渡之间的延迟 (tDelay) 会使同步FET QE和Q F同时断开,从而允许其主体二极管实施上述导电行为。下列方程式较好地估算了续流期间QE和QF的主体二极管传导损耗:

  

  其中POUT为输出功率,VOUT为输出电压,VD为主体二极管的正向压降,而fs为电感开关频率。

  QE和QF的主体二极管传导损耗 (PDiode) 过多会使设计达不到“白金”标准。更多详情,请参见图1和图2。如图所示,OUTA驱动FET QA和QF,而OUTB驱动FET QB和QE。V1为LOUT和COUT滤波器网络输入的电压,而VQEd和VQFd为相应同步整流器QE和QF的电压。

 

  

  图2 图1所示转换器的时序图

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