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            現代通信系統的穩壓器設計

          作者:上海穩壓器廠 發布時間:2016-09-23
            作者:美國國家半導體公司穩壓器產品營銷戰略營銷經理Donald Ashley各種穩壓器系統組件的基礎通信設備有很多種,從與(PFC)交流/直流到后端穩壓器功率因數校正的前端,DC直流模塊(塊)(POL)轉換器和負載點?,F代通信直流/直流穩壓器的應用,中間總線轉換器從(IBC)需要高效,那些更小的IP語音(VoIP)數字電話,數字用戶線和多通道緊密調節電壓(7 路至 13 路輸出)(xDSL)穩壓器,廣泛。低功率(15W-100W)應用通常采用低成本的單端反激式拓撲設計了穩壓器模塊,和(100W-1000W+)推挽、半橋和全橋拓撲結構在高功率應用普及。中間總線架構(IBA)是一種新的分布式總線標準型,它使用一個非穩定(開環)中間總線轉換器的低成本(IBC)-48V通信總線將開關+ 12V中間總線,并通過穩壓器板的負載點(POL)模塊的設計簡化使用成本低。美國國家半導體公司近日發布了一系列新的高電壓穩壓器轉換數字專用集成電路(ASIC),5000系列,該系列提供了各種脈沖寬度調制(PWM)控制器驅動芯片,設計了最先進的動力系統。這些芯片可以承受高達100V的電壓輸入,滿足通信系統的瞬態電壓規格應力極限。他們工作在開關頻率為1MHz,與現有解決方案相比高功率效率,并成為許多穩壓器應用的基準。從大前鋒的拓撲(使用 LM5025 電壓模式有源鉗位PWM 控制器)低成本系列、穩壓器轉換器#IBA#(zzkkhh##使用 LM5033 半橋或推挽 PWM),再到最先進的或最高的功率級電流反饋拓撲結構的(由 LM5041 和 LM5100 控制器驅動器芯片組支持),覆蓋各級穩壓器。新的IBA供電系統需要兩個層次的轉換:首先是調節隔離級非,然后直流-直流穩壓器模塊安裝在負荷點板,嚴格監管。對(稱作中間總線轉換器)隔離級別的拓撲結構一般是開環或非管制或自由運行的“直流穩壓器”,選擇分離和降低母線電壓,同時保證低成本和(大于 95%)高功率轉換效率。雙輸出lm5033 PWM控制器和lm5100半橋驅動芯片構成一個理想的解決方案,可以要求在最低的這些中間總線轉換器設計的外部元件數量和成本。圖1 lm5033 / lm5100芯片設計通信穩壓器總線轉換器中的典型案例,在本設計中,該40-60v輸入母線電壓通過一個隔離穩壓器,下轉換10-15v中間總線電壓,并分配到下游安裝在板載模塊。lm5033雙控制器的輸出保持在一個恒定的占空比為50%,達到最高的效率,降低了電流和電壓的開關和同步整流管的應力,提高了穩壓器線圈的利用率。圖1 lm5033中間總線轉換器在翻譯的文本:輸入電壓輸入電壓IBA的競爭兩級體系結構是更傳統的或返回或一個單一的孤立的穩壓器拓撲結構使用了。與那些用于IBA法負載點模塊相比,該穩壓器具有功率效率和競爭力的成本,但很難多輸出保持良好的電壓調節。與標準的正向變換器相比,有源箝位正激變換器提供更高的效率,在中等功率應用(50-200W)更受歡迎。有源箝位正激變換器采用主動復位管和電容器,使在最低損失的情況下磁芯復位。鉗位電容捕獲磁能量,釋放能量,并返回源電極,從而提高了功率轉換效率。圖2描述了在LM5025有源箝位正激控制器的典型48v單級通信穩壓器設計,其操作的輸入電壓范圍為36至75V,在3.3V額定輸出可以作為100w高??刂破鬏敵鲋苯域寗覰溝道功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和P溝道MOSFET復位。這兩個驅動器的輸出是不同的大小,和主要的輸出有一個大的3apk柵極驅動器。的目的是快速開關功率MOSFET以降低開關損耗。MOSFET的輸出是很小的復位,這是因為它只有導通勵磁電流,所以柵極驅動器只有1apk大小。為了實現最高的效率,兩柵極驅動輸出之間的時間延遲是非常關鍵的,并具有可編程功能的LM5025控制器。對于低輸出電壓的應用,有必要使用同步整流器,以實現更高的整體功率效率。有源復位方案是適合與一個同步整流器,這是因為同步整流器可以直接驅動的二次穩壓器,如圖所示。圖2正文本LM5025的有源鉗位轉換器[工業電器網-中國工業電器網]圖上下同步上下同步,圖3顯示了lm5041級聯針對雙級設計的芯片組合控制器和lm5100半橋驅動器和級聯降壓轉換器的飼料。該轉換器包括降壓穩壓器階段,保持在推挽功率穩壓器的固定電壓,穩壓器作為“直流穩壓器”水平,類似于先前描述的IBC。通過設置穩壓器匝數比,預調節的電壓降低到最后的輸出電壓。目前生產的級聯型變流器可以緊線電壓調節器,線路輸入電壓范圍高達4:1甚至更高。它還提供了一個令人印象深刻的輸出負載瞬態響應,同時消除了輸出濾波電感和電流檢測電阻,這是降低成本和復雜性的另一個優點。它有一個簡單的輸出電路和反激式穩壓器其他優勢。輸出濾波電感的刪除減少了負載階躍變化的延遲,也不存在。在推拉式直流穩壓器繼續占空比的驅動器上,正是在50%,從而產生一個連續的功率流到輸出端。這不僅使隔離穩壓器的核心優化,而且還減少了輸出元件的應力和干擾,使級聯型拓撲結構非常適合于高輸出功率應用。正文圖3 lm5041電流饋電推挽變換器在降壓階段推圣巴克