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通訊業(yè)的迅速開(kāi)展極大地推動(dòng)了通訊電源的開(kāi)展，開(kāi)關(guān)電源在通訊體系中處于中心位置，并已成為現代通訊供電體系的干流。在通訊領(lǐng)域中，通常將高頻整流器稱(chēng)為一次電源，而將直流-直流(DC/DC)改換器稱(chēng)為二次電源。跟著(zhù)大規模集成電路的開(kāi)展，要求電源模塊完結小型化，因此需求不斷進(jìn)步開(kāi)關(guān)頻率和選用新的電路拓撲結構，這就對高頻開(kāi)關(guān)電源技能提出了更高的要求。

　　1 通訊用高頻開(kāi)關(guān)電源技能的開(kāi)展

　　通訊用高頻開(kāi)關(guān)電源技能的開(kāi)展基本上可以體現在幾個(gè)方面：改換器拓撲、建模與仿真、數字化操控及磁集成。

　　1.1 改換器拓撲

　　軟開(kāi)關(guān)技能、功率因數校對技能及多電平技能是近年來(lái)改換器拓撲方面的熱門(mén)。選用軟開(kāi)關(guān)技能可以有用的下降開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)應力，有助于改換器功率的進(jìn)步；選用PFC技能可以進(jìn)步AC/DC改換器的輸入功率因數，削減對電網(wǎng)的諧波污染；而多電平技能首要運用在通訊電源三相輸入改換器中，可以有用下降開(kāi)關(guān)管的電壓應力。一起由于輸入電壓高，選用適當的軟開(kāi)關(guān)技能以下降開(kāi)關(guān)損耗，是多電平技能將來(lái)的重要研討方向。

　　為了下降改換器的體積，需求進(jìn)步開(kāi)關(guān)頻率而完結高的功率密度，有必要運用較小尺度的磁性材料及被迫元件，可是進(jìn)步頻率將使MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗與驅動(dòng)損耗大幅度添加，而軟開(kāi)關(guān)技能的運用可以下降開(kāi)關(guān)損耗�，F在的通訊電源工程運用最為廣泛的是有源鉗位ZVS技能、上世紀90年代初誕生的ZVS移相全橋技能及90年代后期提出的同步整流技能。

　　1.1.1 ZVS 有源鉗位

　　有源箝位技能歷經(jīng)三代，且都申報了專(zhuān)利。榜首代為美國VICOR公司的有源箝位ZVS技能，將DC/DC的作業(yè)頻率進(jìn)步到1 MHZ，功率密度挨近200 W/in3，然而其改換功率未超越90 %。為了下降榜首代有源箝位技能的本錢(qián)，IPD公司申報了第二代有源箝位技能專(zhuān)利，其選用P溝道MOSFET，并在變壓器二次側用于forward電路拓撲的有源箝位，這使產(chǎn)品本錢(qián)減低許多。但這種辦法形成的MOSFET的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）邊界條件較窄，而且PMOS作業(yè)頻率也不抱負。為了讓磁能在磁芯復位時(shí)不白白消耗掉，一位美籍華人工程師于2001年申請了第三代有源箝位技能專(zhuān)利，其特點(diǎn)是在第二代有源箝位的根底大將磁芯復位時(shí)釋放出的能量轉送至負載，所以完結了更高的改換功率。它共有三個(gè)電路計劃：其中一個(gè)計劃可以選用N溝MOSFET，因此作業(yè)頻率可以更高，選用該技能可以將ZVS軟開(kāi)關(guān)、同步整流技能都結合在一起，因此其完結了高達92 %的功率及250 W/in3以上的功率密度。

　　1.1.2 ZVS 移相全橋

　　從20世紀90年代中期，ZVS移相全橋軟開(kāi)關(guān)技能已廣泛地運用于中、大功率電源領(lǐng)域。該項技能在MOSFET的開(kāi)關(guān)速度不太抱負時(shí)，對改換器功率的進(jìn)步起了很大作用，但其缺陷也不少。榜首個(gè)缺陷是添加一個(gè)諧振電感，其導致必定的體積與損耗，而且諧振電感的電氣參數需求堅持一致性，這在制作進(jìn)程中是比較難操控的；第二個(gè)缺陷是丟掉了有用的占空比[1]。此外，由于同步整流更便于進(jìn)步改換器的功率，而移相全橋對二次側同步整流的操控作用并不抱負。開(kāi)始的PWM ZVS移相全橋操控器，UC3875/9及UCC3895僅操控初級，需另加邏輯電路以供給精確的次極同步整流操控信號；如今最新的移相全橋PWM操控器如LTC1922/1、LTC3722-1/-2，雖然已添加二次側同步整流操控信號，但仍不能有用地到達二次側的ZVS/ZCS同步整流，但這是進(jìn)步改換器功率最有用的辦法之一。而LTC3722-1/-2的另一個(gè)嚴重改善是可以減小諧振電感的電感量，這不只下降了諧振電感的體積及其損耗，占空比的丟掉也所改善。

　　1.1.3 同步整流

　　同步整流包括自驅動(dòng)與外部驅動(dòng)。自驅動(dòng)同步整流辦法簡(jiǎn)單易行，可是次級電壓波形簡(jiǎn)單遭到變壓器漏感等許多要素的影響，形成批量出產(chǎn)時(shí)可靠性較低而較少運用于實(shí)踐產(chǎn)品中。關(guān)于12 V以上至20 V左右輸出電壓的改換則多選用專(zhuān)門(mén)的外部驅動(dòng)IC，這樣可以到達較好的電氣功用與更高的可靠性。

　　TI公司提出了猜測驅動(dòng)策略的芯片UCC27221/2，動(dòng)態(tài)調理死區時(shí)刻以下降體二極管的導通損耗。ST公司也規劃出相似的芯片STSR2/3，不只用于反激也適用于正激，一起改善了連續與斷續導通模式的功用。美國電力電子體系中心（CPES）研討了各種諧振驅動(dòng)拓撲以下降驅動(dòng)損耗[2]，并于1997年提出一種新式的同步整流電路，稱(chēng)為準方波同步整流，可以較大地下降同步整流管體二極管的導通損耗與反向恢復損耗，而且簡(jiǎn)單完結初級主開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)[3]。凌特公司推出的同步整流操控芯片 LTC3900和LTC3901可以更好地運用于正激、推挽及全橋拓撲中。

　　ZVS及ZCS同步整流技能也已開(kāi)始運用，例如有源鉗位正激電路的同步整流驅動(dòng)（NCP1560），雙晶體管正激電路的同步整流驅動(dòng)芯片LTC1681及LTC1698，但其都未獲得對稱(chēng)型電路拓樸ZVS/ZCS同步整流的優(yōu)秀作用。

　　1.2 建模與仿真

　　開(kāi)關(guān)型改換器首要有小信號與大信號剖析兩種建模辦法。

　　小信號剖析法：首要是狀況空間均勻法[4]，由美國加里福尼亞理工學(xué)院的R.D.Middlebrook于1976年提出，可以說(shuō)這是電力電子學(xué)領(lǐng)域建模剖析的榜首個(gè)真實(shí)含義的嚴重突破。后來(lái)出現的如電流注入等效電路法、等效受控源法（該法由我國學(xué)者張興柱于1986年提出）、三端開(kāi)關(guān)器材法等，這些均歸于電路均勻法的領(lǐng)域。均勻法的缺陷是顯著(zhù)的，對信號進(jìn)行了均勻處理而不能有用地進(jìn)行紋波剖析；不能精確地進(jìn)行穩定性剖析；對諧振類(lèi)改換器可能不大合適；要害的一點(diǎn)是，均勻法所得出的模型與開(kāi)關(guān)頻率無(wú)關(guān)，且適用條件是電路中的電感電容等發(fā)生的天然頻率有必要要遠低于開(kāi)關(guān)頻率，精確性才會(huì )較高。

　　大信號剖析法：有解析法，相平面法，大信號等效電路模型法，開(kāi)關(guān)信號流法，n次諧波三端口模型法，KBM法及通用均勻法。還有一個(gè)是我國華南理工大學(xué)教授丘水生先生于1994年提出的等效小參量信號剖析法[5]，不只適用于PWM改換器也適用于諧振類(lèi)改換器，而且可以進(jìn)行輸出的紋波剖析。

　　建模的意圖是為了仿真，繼而進(jìn)行穩定性剖析。1978年，R.Keller初次運用R.D.Middlebrook的狀況空間均勻理論進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的SPICE仿真[6]。近30年來(lái)，在開(kāi)關(guān)電源的均勻SPICE模型的建模方面，許多學(xué)者都建立了各式各樣的模型理論，然后形成了各種SPICE模型。這些模型各有所長(cháng)，比較有代表性的有：Dr.SamBenYaakov的開(kāi)關(guān)電感模型；Dr.RayRidley的模型；根據Dr.VatcheVorperian的Orcad9.1的開(kāi)關(guān)電源均勻Pspice模型；根據Steven Sandler的ICAP4的開(kāi)關(guān)電源均勻Isspice模型；根據Dr. VincentG.Bello的Cadence的開(kāi)關(guān)電源均勻模型等等。在運用這些模型的根底上，結合改換器的首要參數進(jìn)行宏模型的構建，并運用所建模型構成的DC/DC改換器在專(zhuān)業(yè)的電路仿真軟件（Matlab、Pspice等）渠道上進(jìn)行直流剖析、小信號剖析以及閉環(huán)大信號瞬態(tài)剖析。

　　由于改換器的拓撲一日千里，開(kāi)展速度極快，相應地，對改換器建模的要求也越來(lái)越嚴厲�？梢哉f(shuō)，改換器的建模有必要要趕上改換器拓撲的開(kāi)展腳步，才能更精確地運用于工程實(shí)踐。

　　1.3 數字化操控

　　數字化的簡(jiǎn)單運用首要是維護與監控電路，以及與體系的通訊，現在已大量地運用于通訊電源體系中。其可以替代許多模仿電路，完結電源的起動(dòng)、輸入與輸出的過(guò)、欠壓維護、輸出的過(guò)流與短路維護，及過(guò)熱維護等，經(jīng)過(guò)特定的介面電路，也能完結與體系間的通訊與顯現。

　　數字化的更先進(jìn)運用包括不光完結完善的維護與監控功用，也能輸出PWM波，經(jīng)過(guò)驅動(dòng)電路操控功率開(kāi)關(guān)器材，并完結閉環(huán)操控功用�，F在，TI、ST及Motorola公司等均推出了專(zhuān)用的電機與運動(dòng)操控DSP芯片�，F階段通訊電源的數字化首要采納模仿與數字相結合的方式，PWM部分依然選用專(zhuān)門(mén)的模仿芯片，而DSP芯片首要參加占空比操控，和頻率設置、輸出電壓的調理及維護與監控等功用。

　　為了到達更快的動(dòng)態(tài)呼應，許多先進(jìn)的操控辦法已逐漸提出。例如，安森美公司提出改善型V2操控，英特矽爾公司提出Active-droop操控，Semtech公司提出電荷操控，仙童公司提出Valley電流操控，IR公司提出多相操控，而且美國的多所大學(xué)也提出了多種其他的操控思維[7，8，9]。數字操控可以進(jìn)步體系的靈活性，供給更好的通訊介面、故障診斷才能、及抗干擾才能�？墒�，在精細的通訊電源中，操控精度、參數漂移、電流檢測與均流，及操控推遲等要素將是需求急待解決的實(shí)踐問(wèn)題。

　　1.4 磁集成

　　跟著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的進(jìn)步，開(kāi)關(guān)改換器的體積隨之削減，功率密度也得到大幅進(jìn)步，但開(kāi)關(guān)損耗將隨之添加，而且將運用更多的磁性器材，因此占有更多的空間。

　　國外關(guān)于磁性元件集成技能的研討較為老練，有些廠(chǎng)商已將此技能運用于實(shí)踐的通訊電源中。其實(shí)磁集成并不是一個(gè)新概念，早在20世紀70年代末，Cuk在提出Cuk改換器時(shí)就已提出磁集成的思維。自1995年至今，美國電力電子體系并中心（CPES）對磁性器材集成作了許多的研討作業(yè)，運用耦合電感的概念對多相BUCK電感集成做了深入研討[10，11，12]，且運用于各種不同類(lèi)型的改換器中。2002年，香港大學(xué)Yim-Shu Lee等人也提出一系列關(guān)于磁集成技能的討論與規劃[13，14，15]。

　　慣例的磁性元件規劃辦法極端繁瑣且需求從不同的視點(diǎn)來(lái)考慮，如磁心的巨細選擇，材質(zhì)與繞組的斷定，及鐵損和銅損的評價(jià)等�？墒谴偶�成技能除此之外，還有必要考慮磁通不平衡的問(wèn)題，由于磁通分布在鐵心的每一部分其等效總磁通量是不同的，有些部分可能會(huì )提早飽滿(mǎn)。因此，磁性器材集成的剖析與研討將會(huì )愈加雜亂與困難�？墒�，其所帶來(lái)的高功率密度的優(yōu)勢，必是將來(lái)通訊電源的一大開(kāi)展趨勢。

　　1.5 制作工藝

　　通訊用高頻開(kāi)關(guān)電源的制作工藝適當雜亂，而且直接影響到電源體系的電氣功用、電磁兼容性及可靠性，而可靠性是通訊電源的首要目標。出產(chǎn)制作進(jìn)程中齊備的檢測手法，完全的工藝監控點(diǎn)與防靜電等辦法的選用在很大程度上延續了產(chǎn)品最佳的規劃功用，而SMD貼片器材的廣泛運用將可以大大進(jìn)步焊接的可靠性。歐美國家將從2006年起對電子產(chǎn)品要求無(wú)鉛工藝，這將對通訊電源中器材的選用及出產(chǎn)制作進(jìn)程的操控提出更高、更嚴厲的要求。

　　現在更為吸引的技能是美國電力電子體系中心（CPEC）在近幾年提出的電力電子集成模塊（IPEM）的概念[16]，俗稱(chēng)“積木”。選用先進(jìn)的封裝技能而下降寄生要素以改善電路中的電壓振鈴 與功率，將驅動(dòng)電路與功率器材集成在一起以進(jìn)步驅動(dòng)的速度因此下降開(kāi)關(guān)損耗。電力電子集成技能不只可以改善瞬態(tài)電壓的調理，也能改善功率密度與體系的功率�？墒�，這樣的集成模塊現在存在許多應戰，首要是被迫與自動(dòng)器材的集成方式，而且較難到達最佳的熱規劃。CPEC對電力電子集成技能進(jìn)行了多年的研討，提出了許多有用的辦法、結構與模型。