新型功率系統(tǒng)級封裝隔離DC-DC轉(zhuǎn)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(qū)動形成了諧振電路，Q3在最佳點以無損方式開通(和關(guān)斷)。隨著變壓器中儲存的能量釋放到負(fù)載和輸出電容，副邊電流斜坡上升。

　　5.鉗位階段的轉(zhuǎn)換

　　T3結(jié)束時能量已傳遞到負(fù)載，驅(qū)動器關(guān)斷Q3。主控制器監(jiān)控原邊伏—秒，并確定變壓器復(fù)位何時完成，然后關(guān)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(jié)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(dǎo)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的代表，不需要光反饋。圖4所示的參考設(shè)計同一些別的參考設(shè)計相比，所用的元件數(shù)量少。優(yōu)化此設(shè)計后可產(chǎn)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(guān)頻率，平面磁性及多次反復(fù)設(shè)計以確保變壓器具有最低的漏感、鐵損、銅損等。由于磁設(shè)計較差而導(dǎo)致效率降低2%-3%是設(shè)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(shè)計方案可用于生產(chǎn)前，要歷時幾個月時間。除此之外，還需要生產(chǎn)。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(jīng)過安全認(rèn)證，并以按高性能電源產(chǎn)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(zhuǎn)換器是PoE新的大功率標(biāo)準(zhǔn)的理想選擇。單片Cool-Power方案最高可提供標(biāo)準(zhǔn)支持的最大允許功率，實現(xiàn)以太網(wǎng)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(shè)備這種對重量敏感的應(yīng)用中非常有吸引力。PI3101同樣適用于要求非常嚴(yán)格的穩(wěn)壓應(yīng)用中遠(yuǎn)程采樣的支持。

　　結(jié)論

　　隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器已進行了必要的改進。這種新型超高功率密度轉(zhuǎn)換器，在現(xiàn)有解決方案的一半尺寸內(nèi)能夠產(chǎn)生60W的隔離穩(wěn)壓電源。此新技術(shù)有可能使系統(tǒng)設(shè)計者減小現(xiàn)有電源構(gòu)架的尺寸，并允許他們增加產(chǎn)品特性和功能。這款新型轉(zhuǎn)換器設(shè)計相對容易且設(shè)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(shù)。