现代通信系统电源设计

图 3 展示了 LM5041 级联式控制器和 LM5100 半桥驱动器组合而成的芯片组，用于设计双级级联式降压馈电转换器。该转换器包含一个高压降压前级稳压器，用于在推挽电源变压器级维持一个固定的电压，这个变压器级被用作"直流变压器"，类似前文所述的 IBC。通过设置变压器匝数比，将预稳压电压降至最终的输出电压。目前生产的级联式转换器能进行紧密的线路稳压，其线路输入电压范围宽达 4:1 甚至更高。它还能提供令人印象深刻的输出负载瞬时响应，同时消除了输出滤波器电感器和电流传感电阻器，这是降低成本和复杂性的另一个优点。它的输出电路具备回扫稳压器的简单性和其它优点。输出滤波电感器的删除，缩短了加载阶跃变化的延迟，并且引起电压回路错误的电感器也不存在了。推挽直流变压器持续在精确的50%占空比上躯动，从而产生连续不断的电力流至输出端。这样做不但使隔离变压器核心的使用率最佳化，同时也降低了输出元件的应力和干扰，使级联拓扑结构非常适合于高输出功率的应用。

图 3 LM5041 电流馈电推挽转换器

图中文字的译文：buck stage - 降压级 push-pull stage - 推挽级 output inductor removed -输出电感器已删除 buck out cap removed - 降压输出电容器已删除

图 4 展示了推挽 MOSFET 漏极波形和降压级开关节点 (Vsw)。当两个漏极均为低电平时，交迭时间便会显示出来。推挽级的工作切换频率是降压级的一半。

图 4 电流馈电推挽的波形

图中文字的译文：

trace 1: Push_Pull XFR Side A -- 1 号迹线：推挽 XFR 的 A 侧

trace 2: Push_Pull XFR Side B -- 2 号迹线：推挽 XFR 的 B 侧

trace 3: Push_Pull XFR Side A -- 3 号迹线：降压级开关节点

Note: there … -- 注意：存在一段推、拉开关同时开通的交叠时间。这是保持感应器电流路径所必需的。

　图 5 展示了双级多输出数字用户线 (DSL) 的电源应用，它使用了由 LM5030 推挽控制器驱动的一个功率较低的多输出隔离变压器，加上 LM5642 双输出电流模式降压控制器。该电源提供了线路驱动器和放大器的两种模拟电压（典型值为 +/-12V)，以及数字 ASIC 所需的几种较低电压（+5V、+3.3V、+1.8V、+1.5V)。LM5030 被用作推挽转换器的中心部件，把 48V 输入电压转换成 +/-12V，同时提供电绝缘。LM5642 控制器构成负载点同步降压转换器，接收来自中间总线轨的+12V电力，并产生用于 xDSL 卡电子器件的多路低压输出。高性能双输出 LM5642 降压控制器的每条通道只需要一对 FET、一个小型输出电感器和输出电容器，以及几个电阻器和电容器，构成了高效率、低成本的 IBA 解决方案。

图 5 xDSL 中间总线功率转换器

图中文字的译文：Inrush protection-涌入电流防护 LM5030 push-pull converter-LM5030 推挽转换器 synchronization-同步 sequencing-定序 dual synchronous buck controller 双同步降压控制器

　　下面的表 1 列出了美国国家半导体公司的一些新型高压 ABCD（模拟双极 CMOS DMOS）技术系列，它们具有充足的击穿电压，有利于简化通信电源转换器的设计。被称为 ABCDXV1 和 ABCDXV2的两种新技术增强了 N 通道 DMOS 功率晶体管、高压 PMOS 器件和结隔离二极管的击穿电压，使它们能够承受高达 100V 的直流输入工作电压范围，以便满足通信电力系统标准中的瞬态电压规范。这两种新型平台（XV1 和 XV2）是建基于现有的 45V ABCD150 技术平台（应用在流行的 SimpleSwitcherTM 降压稳压器的大批量生产中），并分别提供 80V 和 100V 击穿电压。

表 1 高压 ABCD 技术

三种技术的基本特性和应用概括如下：

　利用美国国家半导体公司最近提供的 LM5000 系列中的多种新型高压高性能电源管理 IC 芯片组，可以迅速组装许多具有挑战性的通信用分布式电源总线架构和转换器拓扑结构。从这多种产品中挑选用于电源设计的产品时，需要考虑的平衡因素包括输入电压范围、预期输出数量、整体系统电源效率要求，以及允许的卡的尺寸和面积大小。现代的先进高压工艺技术促进了 PWM 控制器、开关稳压器和功率 MOSFET 门级驱动器的进步，现在这些元件可以被迅速组装，构成轻巧而高效的直流-直流电源模块。