此連載系列的第一集如何進行電源供應設計 – 第 1 部分中,說明依循良好規格進行正確的電源供應設計有多重要。此應用簡介概述哪些規格參數 (請參見 圖 1) 會影響某些拓撲的決策。
當應用不需要在輸入與輸出之間有隔離層時、VIN 與 VOUT 之間的比例、輸入與輸出電壓的漣波需求,以及最大輸出功率,通常會決定要選擇的拓撲。降壓、升壓、降壓-升壓、單端一次電感轉換器 (SEPIC) 和 Zeta 是最常見的電源範圍達 250 W 的非隔離式電源供應拓撲。降壓轉換器可下降輸入電壓,升壓轉換器則可使輸入電壓上升。降壓-升壓、SEPIC 及 Zeta 可擁有等於、小於或大於其輸出電壓的輸入電壓。如果設計中的輸入電壓與輸出電壓相比後發現有不同的符號,請選擇反相降壓-升壓或降壓轉換器。就兩種拓撲而言,輸入電壓的絕對值可以等於、小於或大於輸出電壓的絕對值。
表 1 列出了輸入電壓和輸出電壓之間的關係,以及所提到的非隔離拓撲的典型功率範圍。如果應用所需的輸出功率限制超過表 1中所示的輸出功率限制,則可以使兩個或多個交錯式轉換器階段並行,或使用隔離拓撲 (請參閱 表 2),因爲這些已經用於更高的功率水平。
拓撲 | 輸入與輸出電壓之間的關係 | 一般輸出功率限制 |
---|---|---|
降壓 | VIN ≥ VOUT | 100 W |
升壓 | VIN ≤ VOUT | 100 W |
降壓升壓 | VIN ≤ VOUT 和 VIN ≥ VOUT | 100 W (兩個開關)、 250 W (四個開關) |
SEPIC | VIN ≤ VOUT 和 VIN ≥ VOUT | 50 W |
Zeta | VIN ≤ VOUT 和 VIN ≥ VOUT | 50 W |
反相降壓-升壓 | |VIN| ≤ |VOUT| 和 |VIN| ≥ |VOUT| | 100 W |
降壓 | |VIN| ≤ |VOUT| 和 |VIN| ≥ |VOUT| | 50 W |
隔離拓撲可增加或減少輸入電壓。輸出電壓可以是正值或負值。增加額外的變壓器繞組也可能產生不只單一輸出電壓。返馳、順向、推挽、半橋和全橋轉換器,是最常見的隔離拓撲。若要將這些拓撲的損耗降至最低,最常用的方式是讓轉換器以諧振或準諧振模式運作。諧振轉換器利用零電壓切換 (ZVS) 或零電流切換 (ZCS)。例如準諧振返馳、主動箝位返馳或順向、電感器-電感器-轉換器 (LLC) 半橋、全橋和全橋相移式全橋。表 2 顯示不同隔離拓撲的電源範圍。
拓撲 | 輸入與輸出電壓之間的關係 | 一般輸出功率限制 |
---|---|---|
Fly-buck | VIN ≥ VOUT、pri、 | 10 W |
返馳 | VIN ≤ |VOUT| 和 VIN ≥ |VOUT| | 150 W |
順向 | VIN ≤ |VOUT| 和 VIN ≥ |VOUT| | 250 W |
推挽 | VIN ≤ |VOUT| 和 VIN ≥ |VOUT| | 500 W |
半橋 | VIN ≤ |VOUT| 和 VIN ≥ |VOUT| | 500 W |
全橋式 | VIN ≤ |VOUT| 和 VIN ≥ |VOUT| | > 500 W |
若在轉換器輸出時發生非常徹底的負載暫態,請務必了解以連續傳導模式運作的返馳拓撲,不可能產生良好的動態行為。這是因為轉換器傳輸功能的右半平面零 (RHPZ) 通常會將此類型轉換器的頻寬限制在 5 kHz 以下頻率。光隔離器的頻寬通常是隔離拓撲輸出電壓回饋路徑所需,這是瞬態回應行為的另一個缺點。如果電源供應器確實需要非常良好的瞬態回應行為,而您必須使用與降壓轉換器不同的拓撲時,則兩階段法會是最佳選項。另一個選項是將控制器放置在電源供應器的二次側。
降壓、升壓、SEPIC 及返馳拓撲可當做功率因數修正 (PFC) 電路使用。最常見的選擇是 PFC 升壓。
此系列的第 3 部分包含降壓、升壓和降壓-升壓轉換器。
TI 均以“原样”提供技术性及可靠性数据(包括数据表)、设计资源(包括参考设计)、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源,不保证其中不含任何瑕疵,且不做任何明示或暗示的担保,包括但不限于对适销性、适合某特定用途或不侵犯任何第三方知识产权的暗示担保。
所述资源可供专业开发人员应用TI 产品进行设计使用。您将对以下行为独自承担全部责任:(1) 针对您的应用选择合适的TI 产品;(2) 设计、验证并测试您的应用;(3) 确保您的应用满足相应标准以及任何其他安全、安保或其他要求。所述资源如有变更,恕不另行通知。TI 对您使用所述资源的授权仅限于开发资源所涉及TI 产品的相关应用。除此之外不得复制或展示所述资源,也不提供其它TI或任何第三方的知识产权授权许可。如因使用所述资源而产生任何索赔、赔偿、成本、损失及债务等,TI对此概不负责,并且您须赔偿由此对TI 及其代表造成的损害。
TI 所提供产品均受TI 的销售条款 (http://www.ti.com.cn/zh-cn/legal/termsofsale.html) 以及ti.com.cn上或随附TI产品提供的其他可适用条款的约束。TI提供所述资源并不扩展或以其他方式更改TI 针对TI 产品所发布的可适用的担保范围或担保免责声明。IMPORTANT NOTICE
邮寄地址:上海市浦东新区世纪大道 1568 号中建大厦 32 楼,邮政编码:200122
Copyright © 2023 德州仪器半导体技术(上海)有限公司