新型功率系統(tǒng)級封裝隔離DC-DC轉換器

　　4.功率傳輸階段

　　Q2和Q5開通后，同步MOSFET Q3開通。變壓器電感、鉗位電容以及專用智能門極驅動形成了諧振電路，Q3在最佳點以無損方式開通(和關斷)。隨著變壓器中儲存的能量釋放到負載和輸出電容，副邊電流斜坡上升。

　　5.鉗位階段的轉換

　　T3結束時能量已傳遞到負載，驅動器關斷Q3。主控制器監(jiān)控原邊伏—秒，并確定變壓器復位何時完成，然后關段Q5。VS2下降允許零電壓開通Q4。

　　6.鉗位階段

　　Q2和Q4再次開通。此時輸出電壓由具有專利的采樣反饋接口進行監(jiān)測，并由PI3101控制電路進行處理。最小周期定時器結束后，啟動下一個循環(huán)。鉗位階段保持的能量用于VS1節(jié)點的零電壓開通。

　　對嵌入式解決方案的幫助

　　一些電源管理半導體廠商提供PWM控制器，允許用戶開發(fā)他們自己的嵌入式隔離DC-DC轉換器。圖4 是一個典型的例子。這一解決方案是同步反激式轉換器的代表，不需要光反饋。圖4所示的參考設計同一些別的參考設計相比，所用的元件數(shù)量少。優(yōu)化此設計后可產生40W功率或3.3V輸出電壓，12A輸出電流，元件數(shù)45個。

　　圖5是嵌入式方法中推薦的功率變壓器尺寸與完整PI13101電源解決方案尺寸的比較。本圖表明僅僅變壓器本身的尺寸就比完整的PI3101解決方案的尺寸還大。板子還沒考慮其它44個元件的放置和布線。如果加上這44個元件，不難看到這個解決方案需要增大多少尺寸以放置所有的元件及布線。為了降低變壓器尺寸，很可能需要更高的開關頻率，平面磁性及多次反復設計以確保變壓器具有最低的漏感、鐵損、銅損等。由于磁設計較差而導致效率降低2%-3%是設計者常見的事，一旦使用緩沖器來限制原邊和同步MOSFEF上過大的電壓尖峰，那么效率損失可能更高。這個方案工作正常后，仍必須完成安全測試和異常故障測試。在設計方案可用于生產前，要歷時幾個月時間。除此之外，還需要生產。取放機器在不破壞變壓器及其他44個元件的情況下，需要對它們進行安裝。PI3101以單一器件來取代這“包”元件，它已經過安全認證，并以按高性能電源產品進行了優(yōu)化。事實上，作為一個完整的解決方案，PI3101的封裝比嵌入式變壓器的尺寸更小，還多提供20W以上的功率。使用PI3101解決方案的開發(fā)周期是大約回流焊工藝的時間。

　　高密度PI310x系列轉換器是PoE新的大功率標準的理想選擇。單片Cool-Power方案最高可提供標準支持的最大允許功率，實現(xiàn)以太網電源的絕對最小尺寸。超輕型PI3101也使它在航空和和人工移動設備這種對重量敏感的應用中非常有吸引力。PI3101同樣適用于要求非常嚴格的穩(wěn)壓應用中遠程采樣的支持。

　　結論

　　隔離式DC-DC轉換器已進行了必要的改進。這種新型超高功率密度轉換器，在現(xiàn)有解決方案的一半尺寸內能夠產生60W的隔離穩(wěn)壓電源。此新技術有可能使系統(tǒng)設計者減小現(xiàn)有電源構架的尺寸，并允許他們增加產品特性和功能。這款新型轉換器設計相對容易且設計周期很短，允許用戶靈活地將電源放置在需要的地方，從而使之成為一種新型技術。