PFC技术的重大突破和非隔离DC/DC 技术的迅速发展


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            在2006年3月于美国召开的APEC会议和中国上海召开的PICM会议上,工程师们提出了
没有整流桥的PFC 电路技术,而且已经迅速实用化.它采用两只电感,两只功率MOSFET,两只快恢复二极管组成PFC的升压电路,分别工作在各50%的半周期,从而省掉了造成功耗的整流桥,特别在输人电压的低端,即AC 90V输入时,效率的提升高达1.5个百分点.由于这种电路的输人和输出没有共地点,因而给输人电压的检测带来麻烦,美国IR公司的采用ONE SYCLE专利技术设计制造的PFC 控制IC IR 1150S 正好省掉、了对输人电压的检测这个环节,因而IR1150S成为制作无整流桥PFC的最方便的控制IC,这种工作方式的电路将PFC的效率又提高了一个多百分点.对该项技术感兴趣的工程师可以留意相关报道.

      TI公司最新推出的交互式PFC技术也给PFC技术带来了重大进步.两相交互式PFC的电
路采用两个升压电感,两个功率MOSFET,以180°的相位差交替工作.输出同样的功率时,平均输入电流只有一半,因而降低了输人EMI滤波器的功耗,降低了EMI的强度,从而提高了效率,简化了大功率PFC处理EMI的难度.采用交互式PFC电路,其EMI的强度仅相当于单路一半功率的强度.此外,输出电压的纹波也减小了一半,如果不要求保持时间的话,输出的大BULK电容也可以减小一半.目前TI 公司推荐的该系统由UCC28528 和UCC28221 组成.新的独立的控制IC 即将问世.这项技术无疑会使大功率电源的PFC 部分在转换效率和EMI 处理上有了明显的进步.
 

             近年来,非隔离的 DC/DC 技术上发展迅速.由于目前一套电子设备或电子系统因负载不同,会要求电源系统提供多个电压挡级.例如台式PC机就要求有+12V,+5 V,+3.3 V,-12V四种电压以及待机的+5 V电压.到了主机板上,就要求2.5 V,1.8 V,1.5 V甚至1V等.为此,一套AC/DC中不可能给出这样多的电压输出,而且大多数低压供电电流都很大.因此开发了很多非隔离的DC/DC 变换器,它们基本上可以分成两大类.一类是内部含有功率开关器件的称做DC/DC 转换器.另一类不含功率开关器件需要外接功率MOSFET 的称作DC/DC 控制器.按照电路功能划分,有降压的Buck;有升压的Boost;有又能升压又能降压的Buck-Boost 或SEPIC;还有正压转成负压的IN-VERTOR等.其中品种最多,发展最快的还是降压的Buck.根据输出电流的大小,有单相的、两相的以及多相的;控制方式上以PWM为主,少部分为PFM.

     在非隔离的DC/DC 转换技术中,优秀技术有TI 公司的预检侧栅驱动技术,它采用数字技术
控制同步Buck,采用这种技术的DC/DC变换器其转换效率最高可以达到97%,其中TPS40071等是其代表产品.Boost升压方式也出现了采用MOSFET 代替二极管的同步Boost 的作品.在低压领域,增加效率的幅度很大,而且正在设法进一步消除MOSFET 的体二极管的导通及反向恢复损耗问题.

        而在Buck-Boost电路中,单片集成的IC目前只有Liner-tech公司的LTC3443是比较理想的产品,它和VIGOR 公司的PRM 是最相似的,转换效率也比较高,达到95%,只是工作电压还比较低,仅有6V.随着IC 制造技术的进步,这种电路的工作电压会逐渐提高到20V,40V,60V,乃至100V 的.这时,完全的单片IC制作出的“PRM”就达到完美无缺了.
 

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