dcdc拓扑的分类和选择标准

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1、DC/DC拓扑的分类和选择标准上网时间：2008-10-11  作者：顾亦磊，吕征宇，钱照明  来源：www.edires.net中心论题：·主流电源产品中DC/DC的分析。·DC/DC拓扑选择的四种实用标准。·常用拓扑与四大标准的关系。·选择四大标准的应用例子。解决方案：·一个或多个称为电压调整模块应对负载突变下的电压调整。·多个MOS2FET并联使得导通损耗降至可以承受的范围。·半桥结构的桥臂实现同一桥臂的两个开关可以互相利用。·同步整流技术实现低电压输出。引言电力电子产品一般都可以分解成AC/DC、DC/DC和DC/AC三种变换类中的一种或多种，每一种变换类又有很多种拓扑结构，其

2、中以DC/DC的拓扑结构最多，目前研究的也最多。DC/DC拓扑发展到现在已不乏许多经典拓扑，然而目前仍有新的拓扑陆续问世。对于大多数电源产品的设计者来说，挑选合适的DC/DC拓扑是一项非常艰巨的任务，但是目前还没有系统、简单、有效的DC/DC拓扑筛选标准。所以，提出合适的DC/DC拓扑的评价、筛选标准是非常有必要的。根据此标准电源产品设计者可以对大量的DC/DC拓扑进行初次的筛选，挑选出少数几种适合某个特定产品的DC/DC拓扑，将大大节省时间，提高挑选的准确性。主流电源产品中DC/DC的分析目前世界上电源产品中DC/DC部分已经成为最主要、最核心的部分。通信设备、电脑设备的供电大多数是

3、直流电压供电。目前照明虽然还是以交流电压供电为主，但是随着LED(lowemittingdiode)技术(主要是白光合成技术)的发展以及应用领域的扩展，直流电压供电的产品额会逐渐扩大。此外目前的高强度气体放电灯的驱动器中也通常有DC/DC环节。目前的通信设备电源和电脑服务器电源通常采用分布式电源结构(distributedpowersystem，DPS)，如图1(a)所示。首先220V或110V市电经过PFC电路变换成400V的直流电压；然后由一个功率相对比较大的一次DC/DC变换器，将400V的直流电压变换成48V24V(48V或24V)的直流电压给通信或服务器的主设备供电。但是还有

4、其他的一些设备需要更低的电压供电，48V/24V后面还会有很多个功率相对比较小的二次电源变换成12/5/3.3/2.5V等的直流电压。通常CPU的工作电压更加低，而且对负载突变下的电压调整率要求非常高，所以后面还会有一个或多个称为电压调整模块(voltageregulatormodule，VRM)的DC/DC专门给CPU供电。有时电信公司用的主功率是48V系统，但是某些特殊设备是24V供电；有时反之，所以还会用到48V→24V或24V→48V的DC/DC电源。通常有四种DC/DC变换器:①400V→48/24V；②48/24V→12/5/3.3/2.5V；③12/5/3.3V→1.8/

5、1.5/1.2/1V；④48V→24V或24V→48V。其中①和②通常是隔离型的DC/DC。图1(b)是典型的UPS内部结构。市电正常时，由PFC电路将220V/110V的市电变换成400V的直流电压，然后再由一个逆变器(DC/AC)将400V的直流电压逆变成稳定、精确的220V/110V的交流电压给重要电器供电。停电时由48V的蓄电池通过一个升压型的DC/DC升压到400V，再由逆变器逆变成220V/110V的交流电压给负载供电。再次来电时由一个降压型的DC/DC把400V变换成48V给蓄电池充电。这里有两种DC/DC变换器:①400V→48V；②48V→400V。图1(c)是桌面机

6、(例如个人电脑)的电源结构。先由PFC电路将市电变换成400V的直流电压，再经过一个多路输出的DC/DC变换成多路的较低的直流电压给不同负载供电。图1(d)是笔记本电脑适配器的电路结构。首先由PFC将市电变换成400V的直流电压，然后经过一个DC/DC变换器降压至19V(典型值)给负载供电。图1　主流电源设备内部结构DC/DC拓扑选择的实用标准DC/DC拓扑的种类繁多，对于大多数电源产品的设计者来说，挑选合适的拓扑结构是一项非常艰巨的任务。下面提出在不同应用场合挑选DC/DC拓扑的四大关键标准。根据此标准就可以对大量的DC/DC拓扑进行初次的筛选，挑选出少数几种适合某个特定产品的DC/

7、DC拓扑，大大节省了时间，提高了挑选的准确性。非隔离型的DC/DC拓扑结构并不多，通常根据电压的升降要求以及简单性原则就可以比较容易确定最佳方案。所以下面的标准主要是针对隔离型的DC/DC。此外，标准的量化是建立在目前元器件的水平上。随着元器件的发展，这些标准的量化也是动态发展的；再者，电源轻小化是目前主流电源追求的重要指标，轻小化体现在电力电子线路上就是要求高频化。所以下面的标准也是建立在电源体积要尽量小的前提上。四大标准如下：1)输入电压高