把零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用在降壓穩(wěn)壓器上

時(shí)間：2013-05-03 22:29:46

關(guān)鍵字：降壓穩(wěn)壓器零電壓開(kāi)關(guān) 開(kāi)關(guān)技術(shù) 拓?fù)?/a>

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[導(dǎo)讀]對(duì)降壓穩(wěn)壓器的關(guān)鍵要求通常是尺寸和效率。由于印制電路板面積彌足珍貴，哪個(gè)設(shè)計(jì)人員也不愿意分配額外的空間給功率設(shè)計(jì)方案。此外，由于單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)不斷推

對(duì)降壓穩(wěn)壓器的關(guān)鍵要求通常是尺寸和效率。由于印制電路板面積彌足珍貴，哪個(gè)設(shè)計(jì)人員也不愿意分配額外的空間給功率設(shè)計(jì)方案。此外，由于單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)不斷推陳出新, 電路板設(shè)計(jì)方案也不斷升級(jí),盡管功率有所增加，但產(chǎn)品尺寸卻不能增大了。因此，高密度穩(wěn)壓器便隨著最新IC集成度的提高、MOSFET技術(shù)的提升及封裝工藝的改良而不斷發(fā)展?？v使這樣, 這些穩(wěn)壓器還是無(wú)法滿足新系統(tǒng)的應(yīng)用要求。尤其是系統(tǒng)內(nèi)部的功率密度正日益提高。其主要原因是開(kāi)關(guān)損耗阻礙穩(wěn)壓器MOSFET的內(nèi)部性能。如果不從根本上解決這些損耗問(wèn)題，那么只能期望一些微小的性能提升。

為何需要零電壓開(kāi)關(guān)

作為Vicor的子公司，Picor半導(dǎo)體長(zhǎng)期專注在提供高性能的、基于硅的電源轉(zhuǎn)換與電源管理解決方案。Picor市場(chǎng)營(yíng)銷及業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁Robert Gendron分析說(shuō)，造成開(kāi)關(guān)損耗的主要原因在于：一是，硬開(kāi)關(guān)?，F(xiàn)今, 大多數(shù)非隔離降壓穩(wěn)壓器拓?fù)?/strong>的開(kāi)關(guān)損耗都很大。原因是在導(dǎo)通和關(guān)斷期間, MOSFET同時(shí)承受高電流和高電壓應(yīng)力。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率與輸入電壓增高時(shí)，這些損耗同時(shí)增大, 限制了其可以達(dá)到的最高工作頻率、效率和功率密度。二是，柵極驅(qū)動(dòng)損耗。由于柵極驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的米勒電荷的功耗較高, 導(dǎo)至硬開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動(dòng)損耗也較高。三是，本體二極管傳導(dǎo)。當(dāng)高電平端MOSFET導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí), 高脈動(dòng)電流通過(guò)低電平端MOSFET的本體二極管。本體二極管導(dǎo)通的時(shí)間越長(zhǎng)，反向恢復(fù)損耗和本體二極管傳導(dǎo)損耗便愈高。本體二極管傳導(dǎo)也會(huì)造成破壞性的過(guò)沖和振鈴。開(kāi)關(guān)損耗還限制了穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻率，開(kāi)關(guān)頻率越高，MOSFET開(kāi)關(guān)時(shí)間就越長(zhǎng)，損耗就越大。如果開(kāi)關(guān)不能在高頻率切換，將限制更小型無(wú)源組件(電阻、電容和電感)的使用，從而使穩(wěn)壓器密度受到影響。眾多電子設(shè)計(jì)師希望在負(fù)載點(diǎn)使用零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS)。