输出整流器。此处使用开关式MOSFETS而不是输出整流器二极管来进行同步整流。这样可以极大地降低功耗,从而提高功效。比如,一个正向电压0.5V的二极管在20A时的功耗为10W。而如果使用一个开启时电阻为14mOhm 的MOSFET,功耗最大只有5.6W,与二极管的功耗相比小了44%。这里也可以用陶瓷陶瓷基片来代替传统的散热片。
控制电路。半导体制造商最近以来一直在开发用于电源的集成化控制电路。这样可以减少组件数量、降低制造成本并节省板空间,哪怕集成电路可能本身比离散组件更为昂贵。比如IR1150-这是一种PFC芯片,作为单循环控制(OCC)设备使用,可以在保持电源系统性能的同时大大减少元组件数量。同样,可以通过特殊应用芯片来进行主转换器电压控制、过电流保护、过电压保护和过温度保护,并控制输出整流器转换。另外,还可以通过同步单启动分源、借助逻辑控制来关闭电源的抑制电路、“电源状态良好”信号、备用转换器控制功能等控制渠道来提高应用的灵活性。当交流电源存在时,备用转换器可以单独提供5V的输出。
XP Power的EMA212电源代表着目前最好的AC/DC电源(如图2)。它的主要指标如下:
-采用上文提到的技术,输出212.5W,占位面积3 x 5英寸,最高高度仅1.34英寸;
-以行业标准的占位面积达到了10.55 W/立方英寸的电能密度;
-有一个12V或48V的主输出,另有12V 1A用于驱动风扇,以及一个5V的待机输出,功率200W;
-强迫通风冷却只需12CFM,使用标准的40 x 40mm风扇就能很容易实现;强迫通风冷却是目前很多通信系统的通用指标,而12CFM是很容易实现的,不需要复杂的机械装置。
-全负载时功效可达91%。

图2:拥有最小功耗的电源的范例
半导体设备性能和功能的改进,仍将继续成为推动AC/DC电源设计改进的主要动力。更好的磁性组件和无源组件也将起着重要作用,但这方面的发展最多只能是改进,而不能达到彻底的变革。要设计出最好的电源,就必须使用最新的组件,并以创新型方法加以结合,来实现更具挑战性的设计目标。
关于作者:
Gary Bocock是XP Power公司技术总监,优秀电子工程师(HNC),电气工程师协会(MIEE)成员,在电源设计、开发、应用和管理上有20年的经验。他在XP Power已经工作了10年,担任过各种工程和管理职位,直至现在的技术总监。