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多相降压稳压器

工程师
2013-08-30 15:12:06     打赏

多相降压稳压器的概念是把多个降压稳压器并联起来,但让它们以一种交错的方式运作。见下图。三相同步降压稳压器其每相具有相同的组件,但开关动作则异相 120°。




驱动器能以多快的速度接通和关断功率 FET 会影响开关损耗。介绍了采用多个驱动器来驱动分为不同相位的 FET 的概念,并阐明了这样做的好处。



理论上,我们可以采用与功率 FET 相同的技巧,就是分配。我们可以利用一个单独的同步驱动器去驱动每一对功率 FET(上端和下端)。这种方法的问题是不能保证两组功率 FET 恰好在相同的时间执行开关操作。因此,会有发生直通问题的隐忧。


假如各 FET 组不共用同一个开关节点,那么为每组FET 使用一个单独驱动器的想法就是可行的。在多相配置中情况确实如此。不仅每组 FET 无需与其余各组 FET 同时执行开关操作,而且还故意让所有的FET 组于不同的时间进行开关操作以获得其他的好处。


输出滤波器是功率链的一个主要部分,而且对于成本有着重大的影响。我们将阐释以下概念:纹波抵消、物理尺寸权衡和负载瞬态响应性能改善。


实际上,当最大负载电流倍增时输出电容器的数量通常也会倍增,因此电感器的电感值可以减半,而不会增加输出电压纹波。因此在许多场合中,当最大负载电流倍增时,电感器的物理尺寸只需倍增,而不是翻两番。


一种典型的最坏情况负载瞬变发生在 CPU 电流从满负载迅速切换至无负载之时,这将造成控制环路立即将占空比减小到零,并把存储在电感器中的能量转储到输出电容器中。下方位于左侧的图示出了发生在单相降压稳压器中的此类负载瞬变(其中的电感器为 0.5uH )。显然,电感器中存储的能量越少,需要的电容器也就越少。下方居右的图给出的是单相电路的功率级,而且控制方案为迟滞电流模式。


在单相降压稳压器中,输入纹波 RMS 电流可按下式计算。


如下图所示,倘若我们运用多相方法,则将减低输入纹波 RMS 电流。在两相电路中,输入纹波电流的大小为单相解决方案的一半,这是因为每相仅传输一半的负载电流。当然,每个时钟周期多了一个电流脉冲。


均流是一个潜在的问题,其在单相解决方案中并不令人担忧。而在某些应用中,它也是 IC 行业汲取的一个教训。在先前的讨论中,假设在多相稳压器中所有的相位将传输大小完全相同的电流,换句话说就是理想的负载电流均分。事实上,这种假设并不成立。其情形类似于把两个相同类型的电池并联起来并预期它们将供应相同份额的电流。


就多相降压稳压器而言,存在着一种非常相似的机理。下图示出了一种电压模式两相同步降压。


针对这种均流问题的解决办法是:检测每相中的电流并使用某种类型的反馈以强制检测电流相等。传统的峰值电流模式控制可自动实现此目标,并保证电流的逐周期匹配。


多相降压稳压器的概念就是并联多个降压稳压器,并使其以一种交错的方式运作。下面的三相同步降压稳压器其每相具有相同的组件,但开关动作则异相 120°。















关键词: 多相     降压     稳压器    

高工
2013-08-30 15:14:15     打赏
2楼
讲解的很清晰,多谢楼主分享

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