DC-DC直流模块电源中容易实现的拓扑选择

<[p] >较为常见的模块电源分为AC-DC与DC-DC两种。关于AC-DC模块电源，无论是网络上还是实际电源设计上都有不少的探讨，反倒是DC-DC模块电源的相关资料却较少。本文就将针对这种情况，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。<[p] >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。<[p] >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。<[p] >Royer(自激推挽)<[p] >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;<[p] >常规反激(包括IC控制的反激和RCC)<[p] >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。<[p] >有源钳位反激/有源钳位正反激<[p] >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;<[p] >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。<[p] >硬开关半桥(全桥)<[p] >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。<[p] >移相全桥([p] SFB)<[p] >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[p] SFB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。<[p] >LLC<[p] >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)。<[p] >两级架构<[p] >最早出现于synqor的专利，Buck+推挽或Buck+交错正激(Vicor也有个类似的专利，Buck+LLC)，两级架构的思路非常巧妙，它大大拓宽了常规变换其的应用场合，并且降低成本，感兴趣的话可搜一下syqor或vicor的专利，或上它的官网上看看。<[p] >其他<[p] >不对称半桥(具有ZVS特性)，双管正激，应用于bus-converter中的非调整半桥/半调整半桥，ATCA架构等。