引言

80+和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)拯救氣候行動(dòng)計(jì)劃(Climate Savers Computing) 給計(jì)算機(jī)電源設(shè)立了一個(gè)強(qiáng)有力的效率標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的“白金”級(jí)別規(guī)定計(jì)算機(jī)電源在20%額定負(fù)載狀態(tài)下必須有90%的效率，50%額定負(fù)載時(shí)效率必須達(dá)到94%，而在100%負(fù)載時(shí)效率必須達(dá)到91%。為了滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，一些電源設(shè)計(jì)人員選擇使用一個(gè)具有同步整流的相移、全橋接DC/DC轉(zhuǎn)換器。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種比較好的選擇，因?yàn)樗梢栽谥鱂ET上實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)。

市場(chǎng)上有一些脈寬調(diào)制器(PWM)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是用于控制相移、全橋接轉(zhuǎn)換器，而非驅(qū)動(dòng)同步整流器(QE和QF)。工程師們發(fā)現(xiàn)他們可以通過(guò)PWM控制器的控制信號(hào)OUTA和OUTB來(lái)控制同步FET，這樣便可以在本應(yīng)用中使用這些控制器。圖1顯示了其中一款轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)功能示意圖。

圖1 同步整流改進(jìn)型相移、全橋接轉(zhuǎn)換器

問(wèn)題

通過(guò)延遲H橋接(QA、QB、QC、QD)的FET導(dǎo)通，PWM控制器有助于在這些轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)ZVS。FET QA和QB導(dǎo)通和斷開(kāi)轉(zhuǎn)換過(guò)渡之間的延遲(tDelay)會(huì)使同步FET QE和QF同時(shí)斷開(kāi)，從而允許其主體二極管實(shí)施上述導(dǎo)電行為。下列方程式較好地估算了續(xù)流期間QE和QF的主體二極管傳導(dǎo)損耗：

其中POUT為輸出功率，VOUT為輸出電壓，VD為主體二極管的正向壓降，而fs為電感開(kāi)關(guān)頻率。

QE和QF的主體二極管傳導(dǎo)損耗(PDiode)過(guò)多會(huì)使設(shè)計(jì)達(dá)不到“白金”標(biāo)準(zhǔn)。更多詳情，請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2。如圖所示，OUTA驅(qū)動(dòng)FET QA和QF，而OUTB驅(qū)動(dòng)FET QB和QE。V1為L(zhǎng)OUT和COUT濾波器網(wǎng)絡(luò)輸入的電壓，而VQEd和VQFd為相應(yīng)同步整流器QE和QF的電壓。

圖2 圖1所示轉(zhuǎn)換器的時(shí)序圖

解決方案

若想減少Q(mào)E和QF主體二極管導(dǎo)電，最好是在QA和QB延遲期間(tDelay) 讓這些同步整流器開(kāi)啟。要做到這一點(diǎn)，必須通過(guò)其自有輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)FET QE和QF，其中“導(dǎo)通”時(shí)間而非同步的“斷開(kāi)”時(shí)間會(huì)重疊。圖3顯示了具有6個(gè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(OUTA到OUTF)的相移、全橋接轉(zhuǎn)換器的功能示意圖。通過(guò)根據(jù)QA到QD的邊緣，導(dǎo)通和斷開(kāi)OUTE及OUTF，可以產(chǎn)生QE(OUTE)和QF(OUTF)的信號(hào)。表1和圖4顯示了完成這項(xiàng)工作所需的時(shí)序。圖4所示理論波形表明，這種技術(shù)去除了主體二極管導(dǎo)電，其會(huì)在tDelay期間兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)均為斷開(kāi)時(shí)，與圖2所示柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)一起出現(xiàn)。

表1 OUTE和OUTF導(dǎo)通/斷開(kāi)過(guò)渡轉(zhuǎn)換

圖3 使用表1時(shí)序的相移、全橋接轉(zhuǎn)換器??

圖4 減少Q(mào)E和QF體二極管導(dǎo)電的時(shí)序圖