便攜式產(chǎn)品電源管理的新方案

圖3　非隔離式插入負(fù)載點(diǎn)電源模塊應(yīng)用電路

　　DC/DC微型電源模塊

　　Linear公司的微型10A　POL降壓穩(wěn)壓器模塊在15mm×15mm×2.8mm　LGA封裝中包含板上電感器、板上功率MOSFET、板上DC/DC控制器和MOSFET驅(qū)動(dòng)器、板上補(bǔ)償電路。用它構(gòu)成POL穩(wěn)壓器僅需輸入和輸出電容器(圖4)。圖4中LTM4600EV轉(zhuǎn)換器的輸入電壓圖6　PFC設(shè)計(jì)和OCC方案。
范圍4.5V~20V (LTM4600HVEV最大輸入電壓可達(dá)28V)，輸出電壓范圍0.6V~5V(由1個(gè)電阻器設(shè)置)，典型開關(guān)頻率800KHz(滿載)，它包含過壓和短路保護(hù)以及通過小電容器可調(diào)的內(nèi)置軟啟動(dòng)定時(shí)器。

圖4　微型10A　POL模塊應(yīng)用電路

圖5　分布電源新拓?fù)?

圖6　PFC設(shè)計(jì)和OCC方案

　　分布電源新拓?fù)?

　　Vicor公司的FPA(分比式電源架構(gòu))在負(fù)載點(diǎn)采用隔離電壓轉(zhuǎn)換模塊(VTM)，由前置穩(wěn)壓器模塊(PRM)提供穩(wěn)壓(見圖5)。
　　電源轉(zhuǎn)換拓?fù)湟话悴捎妹}寬調(diào)制(PWM)轉(zhuǎn)換器。一種新的電源轉(zhuǎn)換拓?fù)涫钦曳?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/轉(zhuǎn)換器">轉(zhuǎn)換器(SAC)。SAC把零電流開關(guān)(ZCS)/零電壓開關(guān)(ZVS)轉(zhuǎn)換器和PWM轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。SAC與PWM轉(zhuǎn)換器的性能比較示于表1。SAC開關(guān)頻率高達(dá)3.5MHz，這可減小電抗元件的大小。不像一些非隔離轉(zhuǎn)換器那樣，交錯(cuò)多相位來產(chǎn)生1個(gè)高有效頻率，SAC工作在1個(gè)有效的單相頻率，這使復(fù)雜性大大地降低。

　　ZCS/ZVS大大降低了開關(guān)損耗，SAC在100%占空比處理功率，不需要串行能量存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)換器的輸出，這進(jìn)一步減小了元件尺寸，并改善了瞬態(tài)響應(yīng)。

　　改善功率因數(shù)校正的新技術(shù)

　　交流電源設(shè)備必須遵從有關(guān)規(guī)定的總諧波失真(THD)最大限制，這意味著實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)已成為電源設(shè)計(jì)的1個(gè)關(guān)鍵因素。在低功率系統(tǒng)(200W~300W)，開關(guān)電源慣用的控制方法是非連續(xù)電流模式(DCM)技術(shù)，在這種方法中開關(guān)周期每部分電感器電流降??率的增加，需要較大的EMI濾波器、效率會(huì)降低而且需要較大的FET和散熱器。基于此原因，較高功率系統(tǒng)采用連續(xù)電流模式(CCM)技術(shù)，而不管這會(huì)導(dǎo)致較多的元件、電路復(fù)雜以及尺寸和系統(tǒng)成本增加。

　　PFC設(shè)計(jì)的新方法是OCC(One-Cycle Control)。OCC方案在功率75W~4KW額定范圍內(nèi)能提供一般CCM技術(shù)的所有好處，并具有較低的成本和復(fù)雜性。新的OCC方案與傳統(tǒng)乘法基CCM系統(tǒng)的差別是OCC不需要AC線感測(cè)。從DC總線電壓和返回電流得到校正電流波形和使功率因數(shù)最大所需的所有信息。OCC系統(tǒng)處理這些信息來驅(qū)動(dòng)PFC開關(guān)的占空比。OCC電路(圖6)不需要模擬乘法器、輸入電壓感測(cè)、固定振蕩器斜波。在OCC電路中，在1個(gè)開關(guān)周期內(nèi)積分誤差放大器的輸出來產(chǎn)生1個(gè)可變斜率斜波，然后與誤差電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種控制方法比傳統(tǒng)的乘法基技術(shù)所需電阻器少40%、電容器少50%(對(duì)典型1KW系統(tǒng)而言)。對(duì)于PFC，OCC簡(jiǎn)化了控制技術(shù)而又能提供像傳統(tǒng)乘法器基那樣的高性能?，F(xiàn)在，把OCC功能集成到高性能IC中，IR公司已為75W~4KW功率額定值應(yīng)用開發(fā)出單芯片方案，這就是mPFC的新IR1150家族。

　　結(jié)語(yǔ)

電源管理是當(dāng)今熱門的電子技術(shù)。有關(guān)電源管理的協(xié)議、新產(chǎn)品、新拓?fù)?、新解決方案(如數(shù)字電源控制協(xié)議PMBus，單片數(shù)字電源管理器和數(shù)字電源，微型和大電流POL電源模塊，分布電源FPA拓?fù)?，SAC轉(zhuǎn)換器，PFC設(shè)計(jì)的OCC方案等)層出不窮。預(yù)計(jì)未來5年，電源管理全球市場(chǎng)年增長(zhǎng)率15%以上。