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咱们正处于看到 MHz 阻隔式电源的角落处

自从上世纪60年代开关模式电源(SMPS)问世以来,出现了几种我认为足以让设计人员为之兴奋的技术,即:磁集成(70年代)、软开关(70年代)、MOSFET(70年代)和数字控制(70年代)。除了数字控

自从上世纪 60 时代开关形式电源 (SMPS) 面世以来,呈现了几种我以为足以让规划人员为之振奋的技能,即:磁集成(70时代)、软开关(70 时代)、MOSFET(70 时代)和数字控制(70 时代)。除了数字控制是为了进步电源智能性以外,其它几项技能都是为了从更小的尺度中取得更多的电源。

从另一个视点来看,1980 年之后 SMPS 的开展趋于陡峭。我所说的“陡峭”实际上是指有点庸俗。因而,每逢有工程师告诉我说他开发了某项电源革命性打破技能时,我的榜首反响便是“老兄,天底下哪还有什么新事物哟。”

1:许多令人重视的开展都在 70 时代,随后直到现在都很庸俗。

在 1999 年我开端自己电源规划人员职业生涯时,就信任这个职业永久不会中止其向更高功率密度开展的脚步,并且了解我手上有几种东西能够协助我在这一方向全速行进,这分别是:提高时钟频率以缩小变压器及电感器尺度,选用软开关削减开关损耗,以及开发更好的 MOSFET 下降传导损耗。并且一切我所读的书本也都是这么写的。

在这一信仰的引导下,多年来我一向测验构建 MHz阻隔式电源(无论什么使用),直到有一天,一个十分有经历的规划人员告诉我说,依据他的研讨,从功率和本钱的视点来看,500kHz 是商用阻隔式电源的极限。

看起来确实是如此。例如,LM5025A和UCC2897A运转频率物理上都能到达 1MHz。它们一向是 50~200W 电信 DC-DC 转换器的主导解决方案,在这里一般最受用的是更高功率密度,但我还没发现任何选用这些部件的规划能运转逾越 500kHz 的频率。

在 AC-DC 使用中,即使是最新的模仿 PFC 控制器UCC28180,其规划运转频率也在 250kHz 以下。相移全桥 (PSFB) 和 LLC 是两种最盛行的软开关拓扑,被广泛用于服务器与电视等 AC-DC 使用,但我还没见到有人在产品中将UCC28950或UCC25600等控制器运转逾越 500kHz。

我来告诉您原因。控制器历来就不是瓶颈地点。真实约束最小开关脉冲的是MOSFET 的质量要素 (FOM)。别的还有其它几个要素也在约束该工业向 MHz 开展。例如,在 MHz 范围内,磁性组件的铁芯损耗会明显提高;%&&&&&%器的寄生电感不能疏忽,等等。但是,MOSFET 才是长期以来的决定性要素。

在曩昔十年中呈现了一项真实意义上的打破性技能GaN FET。从一开端,我地点的开发团队就在与GaN FET制造商合作开发极驱动器LM5113与UCC27611。因为与 MOSFET 比较其 FOM 得到了明显下降,因而GaN FET又重新点燃了我对 MHz 乃至 10MHz 电源的热情。

在无线及有线通讯设备用户快速增长的推进下,阻隔式 DC-DC 模块的功率密度在 2013 年到达了全新的水平(四分之一砖型模块达 864W),2014 年,本工业正在向 1kW 跨进。MOSFET、MHz 以下硬开关以及数字控制都将在未来 1~2 年内发挥无足轻重的重要作用。

我现已看到了阻隔式电源规划人员关于逾越 MHz 表现出的激烈志愿。我对在 3 至 4 年内能在商场上看到 MHz 产品感到十分达观。当然,要完成这一方针,该职业还需求充沛了解怎么充沛发挥 GaN 技能的优势。无源组件供货商需求加快向 MHz 运算跨进的脚步。此外,电源规划人员还需求开发最好的拓扑,在不损耗太多转换开关功率的情况下驱动超高频率。当一切这些都成为实际的时分,阻隔式电源的商场相貌将产生极大的改变。

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