便攜式產品電源管理的新方案

圖3　非隔離式插入負載點電源模塊應用電路

　　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驅動器、板上補償電路。用它構成POL穩(wěn)壓器僅需輸入和輸出電容器(圖4)。圖4中LTM4600EV轉換器的輸入電壓圖6　PFC設計和OCC方案。
范圍4.5V~20V (LTM4600HVEV最大輸入電壓可達28V)，輸出電壓范圍0.6V~5V(由1個電阻器設置)，典型開關頻率800KHz(滿載)，它包含過壓和短路保護以及通過小電容器可調的內置軟啟動定時器。

圖4　微型10A　POL模塊應用電路

圖5　分布電源新拓撲

圖6　PFC設計和OCC方案

　　分布電源新拓撲

　　Vicor公司的FPA(分比式電源架構)在負載點采用隔離電壓轉換模塊(VTM)，由前置穩(wěn)壓器模塊(PRM)提供穩(wěn)壓(見圖5)。
　　電源轉換拓撲一般采用脈寬調制(PWM)轉換器。一種新的電源轉換拓撲是正弦幅度轉換器(SAC)。SAC把零電流開關(ZCS)/零電壓開關(ZVS)轉換器和PWM轉換器的優(yōu)點結合在一起。SAC與PWM轉換器的性能比較示于表1。SAC開關頻率高達3.5MHz，這可減小電抗元件的大小。不像一些非隔離轉換器那樣，交錯多相位來產生1個高有效頻率，SAC工作在1個有效的單相頻率，這使復雜性大大地降低。

　　ZCS/ZVS大大降低了開關損耗，SAC在100%占空比處理功率，不需要串行能量存儲在轉換器的輸出，這進一步減小了元件尺寸，并改善了瞬態(tài)響應。

　　改善功率因數校正的新技術

　　交流電源設備必須遵從有關規(guī)定的總諧波失真(THD)最大限制，這意味著實現功率因數校正(PFC)已成為電源設計的1個關鍵因素。在低功率系統(200W~300W)，開關電源慣用的控制方法是非連續(xù)電流模式(DCM)技術，在這種方法中開關周期每部分電感器電流降??率的增加，需要較大的EMI濾波器、效率會降低而且需要較大的FET和散熱器?；诖嗽颍^高功率系統采用連續(xù)電流模式(CCM)技術，而不管這會導致較多的元件、電路復雜以及尺寸和系統成本增加。

　　PFC設計的新方法是OCC(One-Cycle Control)。OCC方案在功率75W~4KW額定范圍內能提供一般CCM技術的所有好處，并具有較低的成本和復雜性。新的OCC方案與傳統乘法基CCM系統的差別是OCC不需要AC線感測。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最大所需的所有信息。OCC系統處理這些信息來驅動PFC開關的占空比。OCC電路(圖6)不需要模擬乘法器、輸入電壓感測、固定振蕩器斜波。在OCC電路中，在1個開關周期內積分誤差放大器的輸出來產生1個可變斜率斜波，然后與誤差電壓進行比較，產生PWM柵極驅動信號。這種控制方法比傳統的乘法基技術所需電阻器少40%、電容器少50%(對典型1KW系統而言)。對于PFC，OCC簡化了控制技術而又能提供像傳統乘法器基那樣的高性能?，F在，把OCC功能集成到高性能IC中，IR公司已為75W~4KW功率額定值應用開發(fā)出單芯片方案，這就是mPFC的新IR1150家族。

　　結語

電源管理是當今熱門的電子技術。有關電源管理的協議、新產品、新拓撲、新解決方案(如數字電源控制協議PMBus，單片數字電源管理器和數字電源，微型和大電流POL電源模塊，分布電源FPA拓撲，SAC轉換器，PFC設計的OCC方案等)層出不窮。預計未來5年，電源管理全球市場年增長率15%以上。