模塊電源的應(yīng)用過程(2)

　　1 功率密度和模塊開關(guān)電源的散熱

　　2 低電壓、大電流輸出

　　3 更為復(fù)雜的電源管理需求

　?、匐娫吹呐判?跟蹤;

　　②輸出電壓范圍;

　?、垭娫吹谋O(jiān)控;

　?、茈娫聪到y(tǒng)的故障監(jiān)測、響應(yīng)和保護等。

　　導(dǎo)致模塊開關(guān)電源工作效率低的主要因素

　　模塊開關(guān)電源的損耗

　　大功率模塊開關(guān)電源的損耗主要有高頻開關(guān)損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗4部分。而在低電壓大電流輸出的應(yīng)用場合，整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占有較大的比重，輸出電壓越低，輸出電流越大，則整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占模塊開關(guān)電源總損耗的比重越大。

　　(2)整流二極管的損耗與同步整流

　　在傳統(tǒng)的整流中采用二極管整流，而在低電壓輸出條件下一般采用肖特基二極管整流，肖特基二極管和其他整流二極管相比具有開關(guān)速度快，正向電壓降低的優(yōu)點，但是肖特基二極管的正向電壓降和整流輸出電流的大小有關(guān)，整流輸出電流越大則正向電壓降越大，有可能高達0.5～0.6V或更大，并且肖特基二極管的反向漏電流較大。

　　而同步整流技術(shù)利用導(dǎo)通電阻小，低耐電壓的場效應(yīng)管(MOSFET)來代替普通整流二極管。由于同步整流MOSFET具有導(dǎo)通電阻低(一般只有幾mΩ)、阻斷時漏電流小、開關(guān)工作頻率高的特點，可以極大的減小電源整流部分的功耗，使電源系統(tǒng)的工作效率明顯得到提高，但是在具體應(yīng)用中同步整流的實現(xiàn)要比二極管整流要復(fù)雜些。在開關(guān)電源的低電壓大電流輸出應(yīng)用場合，同步整流技術(shù)有著很好的應(yīng)用前景。

　　(3)磁性元器件的損耗

　　變壓器損耗也是模塊開關(guān)電源損耗的重要部分，變壓器損耗主要有鐵損和銅損。鐵損是指由由變壓器的材料、形狀、工藝結(jié)構(gòu)等有關(guān)因素而引起的高頻損耗，銅損是指由變壓器繞組線路而引起的傳導(dǎo)損耗，為了減小變壓器的鐵損，應(yīng)選擇高頻特性好、高頻損耗小、磁芯結(jié)構(gòu)形狀合理、結(jié)構(gòu)緊湊的磁芯材料。

　　同時為了減小模塊開關(guān)電源的體積，應(yīng)盡力提高模塊開關(guān)電源的開關(guān)工作頻率，如要提高到500kHz左右或更高，普通磁芯材料的損耗很大，磁芯很容易過熱而磁飽和，以至無法正常工作，所以在模塊開關(guān)電源中必須選用磁特性優(yōu)良的高頻磁芯材料。

　　磁性元器件的尺寸大小和開關(guān)工作頻率有密切關(guān)系，在磁性元器件允許的工作頻率范圍內(nèi)，磁性元器件的尺寸和開關(guān)工作頻率成反比，要想減小模塊開關(guān)電源高頻開關(guān)變壓器和電感等磁性元器件的體積，需提高開關(guān)工作頻率。

　　同時，模塊開關(guān)電源中高頻開關(guān)變壓器繞組的設(shè)計也很重要，高頻開關(guān)變壓器的繞組不僅對銅損有影響，而且關(guān)系到高頻開關(guān)變壓器繞組間的耦合，對高頻開關(guān)變壓器的鐵損也有影響，高頻開關(guān)變壓器的設(shè)計和制作對模塊開關(guān)電源的工作性能有很大的影響。

　　模塊開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

　　模塊開關(guān)電源的以下幾個發(fā)展動向值得注意。

　　●功率密度越來越高，低電壓(例如，輸出電壓低于3.3V或更低)、大電流輸出。同時模塊開關(guān)電源的瞬時負載動態(tài)響應(yīng)特性要快;

　　●使用的高可靠性，工作安全性要求越來越高;

　　●工作效率越來越高(例如美國能源之星的有關(guān)要求);