安森美半导体的高频准谐振反激式参考设计实现超高功率密度紧凑适配器

2016-08-01 10:39

因此,对于MOSFET的选取,在高频应用中,Rds (on) x Qg乘积数越低越有利于降低导通损耗和驱动损耗。应选择体积小、薄且散热性好的低热阻封装。由于氮化镓(GaN) MOSFET具有更优的Rds (on) x Qg参数,可额外增加约0.3%的满载效率,而在成本允许的情况下,GaN MOSFET是理想的选择。

2. 尖峰吸收电路损耗分析

尖峰吸收电路主要用于钳制MOSVds电压,防止其过压击穿。电阻-电容-二极管(RCD)吸收和瞬态电压抑制器(TVS)吸收是两种常用的电路,其中RCD最为常用,可靠性较高。


3. 两种常见的尖峰吸收电路

对于RCD电路中,较大的吸收电容C可减少钳位电压纹波,但会增加待机功耗,所以C的选取一般以满载时5%10%钳位电压纹波为宜。如果吸收电阻R较热,可减小变压器漏电感,选用Trr一致性好的慢管,可降低钳位电压,减少R损耗。

钳位电压方面,选择高的钳位电压可降低RCD吸收损耗,但需选高耐压MOS管,这会导致成本增加,而且变压器初级电流衰减速度会变快,次级整流电流上升斜率变陡,不利于EMI和次级同步整流效率优化。选择低的钳位电压,有利于EMI,次级同步整流控制,但RCD吸收损耗会增加。整流二极管D选用慢管可减少钳位电压和改善EMI,但二极管温升会较高。所以需综合考虑各方面影响,权衡择取。

3. 变压器损耗分析

变压器损耗主要包括磁芯损耗、线圈损耗和高频附加的磁芯及线圈损耗。对于>300 KHz应用,相比TP4A, 3C903F33C95/P51磁芯材料具有更低损耗。高频应用时,临近效应和趋肤效应导致绕线交流电阻增大,铜损增加,多股绞线将是非常不错的选择。

提高开关频率,可以减少变压器初级电感量,从而减少磁芯损耗。采用多股胶合线,减少趋肤效应,分开初级绕组(三明治绕法)以降低邻近效应。如安森美半导体的45 W参考设计选用RM7变压器,采用多股线加三明治绕法,初级端为2425x AWG#38 绞合线,次级端为4150x AWG#44 绞合线,采用3C90材料。

4. 输出整流损耗分析

输出整流通常有二极管整流和SR两种方案。由于SR MOS导通压降远低于二极管导通压降Vd,所以可比传统的二极管整流实现更高能效。

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