适合通信系统的低压、大电流电源的现状及展望

一般来说相对于普通的单相PWM控制，多相PWM控制DC/DC变换器增加了一个或多个变换器，而且每个变换器的相位相对有一定间隔，如上图的两相PWM控制变换器的两个变换器ON/OFF相对间隔为180°。工作中功率被平均分配到两个通道中，从而减小了各相承担的电流，避免了开关管、整流管、输出电感等器件过于疲劳，发热过于集中。并且由于通道之间交叉开闭，电流相互叠加，大大减少了输入、输出电流纹波，减小电磁干扰EMI。多相PWM控制使输入电流有效值减小，可提高效率。在有效瞬态响应模式下，相位是按时间分布的，所获得的电流斜率是所有相位斜率之和，因此可大大缩短调节时间(过渡时间)，提高电源的快速瞬态响应能力。

3.2　板载电源

在低电压大电流电源应用中,由于每个板上的电源额定功率可以根据实际消耗的功率很容易地调整，电源的成本和体积就可以减小。因而板载电源已成为必然趋势,与标准电源模块相比,板载电源具有以下优势：

3.2.1　更强的负载调节能力：板载电源不存在电源输出与负载之间的互联电阻和电感,可以获得更好的直流和瞬态调节效果。

3.2.2　更高的效率：板载电源消除了电源连接器上的传导损耗,而且可以使用接地层和其它直流电源层传导直流电源,接地层和其它直流电源层的阻抗低于电源模块的阻抗,从而降低了PCB引线上的传导损耗,使电源具有更高的效率。

3.2.3　更好的散热管理：对板载电源而言,整个系统电路板起到了散热器的作用,因此,热点位置的温度要比电源模块上的低得多,从而提高了系统的长期可靠性。

3.2.4　更低的成本：板载电源的额定功率可以根据实际功率需要来确定,另外,它还节省了大电流连接器,在理想的瞬态调节能力下,仅使用单个或几个输出去耦电容,就能达到理想的性能要求,因此,与标准大功率电源模块相比,板载电源成本更低、体积更小。

3.3　同步整流和副边控制

在通信系统中,很多低电压大电流电源的输入引自背板的-48V电压,需要采用变压器耦合以实现电气隔离。这种电源的功率损耗主要来自次级整流器的传导损耗,使用同步整流技术可以大幅度降低次级整流器的传导损耗。需要注意的是,在某些工作条件下,自驱动同步整流技术还存在可靠性不太高的缺点,因此,在可靠性要求非常高的通信应用中,必须采用外部驱动技术。对变压器隔离电源而言,传统的稳压方式为初级控制方式,即输出电压的一部分(或全部)通过光耦合器传送给初级控制器,这种控制方式存在以下不足：一方面,使回路的带宽变得很窄(约为几kHz)；另一方面，使电源的负载瞬态响应变得很慢。采用次级PWM控制可以消除上述不足。实验证明,采用次级PWM控制,在250kHz开关频率下,环路带宽可以达到50kHz,同时,负载瞬态响应也得到了明显的改善。

4 当前研究热点

4.1 减小功率晶体管开关损失可以采取的措施

4.1.1 回能吸收电路：是将缓冲电容上的储能返回电源或负载，或称为无损吸收电路。

4.1.2 有源箱位:是将电容器上的储能，由功率晶体管操作，在所需时间加以利用。

4.1.3 MOSFET与IGBT并联运行:利用了IGBT通态压降小、入们SFET关断速度快的优点组合成一个性能优良的等效开关器件，此方法可应用于各种电路。IGBT工作在软关断状态，但电路属硬开关性质，可用回能吸收电路减小MOSFET的关断损耗。由于其辅助电路简单，只要驱动脉冲配合好，不论在满载或空载，两管的工作都能自动适配，负载电流小时两管电流同时减小。MOSFE中没有过大的峰值电流，可靠性高。没有像零电压开通(ZVS)和零电流转移(ZCT)谐振电路所有的几乎是固定的对应于近于两倍额定负载分量的峰值电流。

4.1.4 零电压开通(ZVS)和零电压转换(ZCT)：主开关管并联一个吸收电容器，减小关断损耗，相当于回能吸收电路;ZVS工作过程是先将电容电压放电到零，再开通主开关管。ZVT是指在主开关管两端并联一个谐振电感与辅助开关管串联通路，来实现零电压开通的电路。

4.1.5 零电流关断(ZCS)和零电流转换(ZCT)：ZCS是指先将主开关管的电流减小到零，再关断主开关管;ZCT是指在主开关管两端并联一个谐振电容器、谐振电感与辅助开关管串联通路，来实现零电流关断的电路。

近年来学术界、科技界对零电压开通(ZVS)和零电压转换(ZCT)及零电流关断(ZCS)和零电流转换(ZCT)两项内容的多种电路做了大量研究，是目前的研究热点。

4.2 通信用开关电源的主要方案

大功率通信用整流器中的直流(DC/DC)变换器部分大多以脉宽调制(PWM)、移相桥为主。目前主要拓扑如下：

4.2.1双管正激和双正激变换器：后者常由两个双管正激组成，双管正激由于具有不会出现共态导通、不会出现不稳定的直流磁化、易从空载到满载运行、技术