一文告诉你DC-DC直流电源如何选择拓扑电路.doc

较为常见的模块电源分为AC-DC与DC-DC两种。本文将对DC-DC模块电源进行梳理，为大家分析出哪种拓扑电路更加容易实现，且性能更佳。   此处说的DC-DC模块电源，应该指的是工业、轨道交通、通信、军事上用的嵌入式模块电源，这类电源追求的是高可靠性、高功率密度、高效率，就目前而言，对成本虽有要求，但远没有常规的AC-DC那么敏感。且为了达到高性能，一般不会像AC-DC那样，DC-DC模块电源在设计时，为方便设计的灵活性，不太用集成度高的IC。   一般而言，流行于市面上的DC-DC模块电源（隔离型），功率等级基本在1kw以内（功率再大一点的，可通过多模块并联均流实现），输入电压范围从2.5V到650V不等，输出电压则从1V到60V不等，而模块在设计时，对拓扑的选择主要从这三方面考虑了：输入、输出、功率等级。   Royer（自激推挽） 一般用于低输入电压的场合（如2.5V，5V），且功率不大（如2W以内），另外Royer是非稳压的，若需要稳压，则需要在模块里面加入线性稳压线路;   常规反激（包括IC控制的反激和RCC） 用于模块电源中的常规反激，一般功率不超过50W，输入电压覆盖9V到1000V，均有模块产品出现;同步整流技术是反激变换器设计中的一个难点，也是专利壁垒比较多的一个点，市场上的小功率DC-DC模块大多用这种拓扑;至于RCC，最大的优点是便宜，但它对器件的一致性要求太高，而且还是变频的，并不太适合用来制造高性能模块电源，早年的模块电源有人用过，现在用的人越来越少了。   有源钳位反激/有源钳位正反激 有源钳位反激是有源钳位技术与常规反激变换器结合的产物，开关管应力低，效率高，EMI特性好是它的优点，但技术复杂，同步整流也不好搞定，所以尽管它的优点很多，但市场上用这种拓扑做产品的并不多见;至于有源钳位正反激技术，比有源钳位反激技术更复杂，正反激最大的优点就是输出纹波小，尤其是0.5duty时理论纹波为零，可在一些高性能DC-DC模块电源中见到这种拓扑;   有源钳位正激，最开始是vicor的专利拓扑，2003年专利到期，经过十几年的发展，可以说是模块电源里最著名也是最成熟的一个拓扑了，常用于50W---200W功率等级，输入电压不超过100V的场合，几乎每一家做模块的企业都会用到这种拓扑，输出电压从1V到15V均有。   硬开关半桥（全桥） 常见于低压大功率的模块，如低压半砖模块、全砖模块，一般介于200W---800W之间，也有人用作高压输入模块，如200V---400V输入，但不多见。   移相全桥（PSFB） 大概90年代开始流行，玩大功率的应该很熟，在高压大功率DC-DC模块，主要用这种拓扑了（DC-DC模块一般输入电压比较宽，LLC虽有效率上的优势，但在宽输入电压范围应用场合不合适），市面上能够见到的用PSFB的DC-DC模块产品基本参数为：输入200V--400V（或输入400V---650V）、输出600W、800W、1000W、尺寸多为标准全砖尺寸，完善的保护机制，多模块并联冗余能力。   LLC 模块电源里的LLC，多用于bus-converter，且开环定频控制，一般设计时，让Lm》》Lr，可以实现ZVS/ZCS，可以获得非常高的效率，比如vicor的正弦振幅变换器，可以做到变态的满载98%效率，（400V输入/1700W输出/尺寸相当于一个打火机大小）。