通信开关电源的综述 通信业的迅速发展极大地推动了通信电源的发展,开关电源在通信系统中处于核心地位,并已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将高频整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因而需要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,这就对高频开关电源技术提出了更高的要求。 一、通信开关电源的发展 通信用高频开关电源技术的发展基本上可以体现在几个方面:变换器拓扑、建模与仿真、数字化控制及磁集成。 1.1 变换器拓扑 软开关技术、功率因数校正技术及多电平技术是近年来变换器拓扑方面的热点。采用软开关技术可以有效的降低开关损耗和开关应力,有助于变换器效率的提高;采用PFC 技术可以提高AC/DC 变换器的输入功率因数,减少对电网的谐波污染;而多电平技术主要应用在通信电源三相输入变换器中,可以有效降低开关管的电压应力。同时由于输入电压高,采用适当的软开关技术以降低开关损耗,是多电平技术将来的重要研究方向。 为了降低变换器的体积,需要提高开关频率而实现高的功率密度,必须 使 用较 小尺 寸 的磁性 材 料 及被 动元 件 ,但 是提高频率将使 MOSFET 的开关损耗与驱 动损耗大幅 度增 加 ,而软开关技术的应用可以降低开关损耗。目 前 的通信电源工 程应用最 为广 泛 的是有源钳 位ZVS 技术、上世 纪 90 年代初 诞 生 的ZVS 移 相全 桥 技术及 90 年代后 期 提出的同步 整流技术。 1.1.1 ZVS 有源钳 位 有源箝 位技术历 经 三代,且 都 申 报 了专 利 。第 一代为美 国 VICOR 公 司 的有源箝 位ZVS 技术,将DC/DC 的工 作 频率提高到 1 MHZ,功率密度接 近 200 W/in3,然 而其 转 换效率未 超 过 90 %。为了降低第 一代有源箝 位技术的成本,IPD 公 司 申报 了第 二代有源箝 位技术专 利 ,其 采用P 沟 道 MOSFET,并在变压器二次侧 用于forward 电路拓扑的有源箝 位,这使 产 品 成本减低很 多。但 这种 方法 形 成的MOSFET 的零 电压开关( ZVS) 边 界 条 件 较 窄 ,而且 PMOS 工 作 频率也 不理 想 。为了让 磁能 在磁芯 复 位时不白 白 消 耗掉 ,一位美 籍 华 人 工 程 师 于2001 年申 请 了第 三代有源箝位技术专利,其特点是在第二代有源箝位的基础上将磁...