有源箝位技术的PC电源设计

摘要：自从有源箝位专利技术到期之后，鉴于此技尤的独特优势，三家西方公司都推出了将其用于大功率PC及服务器的设计方案。其中ONSEMI的设计通过了80plus认证。文中以NCP1282为版本，详细论述了有源箝位PC电源设计的控制IC和功率器件选型注意事项以及设计时的参数调整，供设计人员参考。关键词：有源箝位；同步整流；电源；NMOS 对于控制IC的选择，其高压输入的变换器推荐为NCP1282，低成本的可以选择UC3843+UC3714，当然也可选择UCC2893(UCC2894)或其它。 选定控制IC之后必须熟悉其外围电路元件及其基本方框电路的特性，以下是一些器件的选择及设计注意事项，供参考。1 功率器件的选择1．1 主功率MOSFET 一般选择VDS=(1．8～2)VINmax，这里选择800V。 通过计算，选MOS QMAIN，8～10A足够，为留一定余量，可以选11～14A，选择过大的MOS并非是最上策。在高输入电压时，导通损耗不是太大，过大的MOS驱动损耗会加大，开关速度明显变慢，会给200kHz时的ZVS带来困难。 选择MOS时不仅根据电压电流，还要在数据表中找出其Qg，RSDOX，ton，toff及Coss，并记录下来。1．2 箝位MOS 由于变压器中磁能总量毕竟是有限的，所以箝位MOS QAUX耐压仍选800V，电流只选择QMAIN的1／3即可，但选择Qg AUX小的MOS以便减小驱动损耗，选择好以后，记下其ton，toff及Coss，RDS(on)。1．3 同步整流MOS QF及QR的选取 由于PC工作在PFC的400V相对稳定的输入电压之后，占空比变化很小，基本控制在45～48％，所以QF及QR的电压、电流选取很相象，可统一考虑。 首先选择耐压，对于12V输出时在45％的占空比之下，选择60V MOSFET比较合适。它承受最高2．2倍的输出电压，加上开关时的尖峰电压，并取20％的安全系数，当然也可以选50V的MOSFET。若VIN变化大，则按最坏情况考虑。 对于MOS电流的选取，则主要按照导通电阻RSDON来考虑，以得到最高的整流效率，所以其IDS为输出电流的四倍以上，必要时采用几个MOSFET并联，以解决RSDON的问题。若按公式计算则要计入电感中的纹波电流。 对于占空比较大的情况，两个MOS QF及QR则要独立计算，分别选取。1．4 输出滤波电感的计算和设计 输出滤波电感在PC电源中，经常是将12V与5V两组合在一起绕制，为了提高两输出电压的交叉调整率，还要提高它的耦合度。对输出滤波电感因其直流成份为主，不用考虑导线的超肤效应，也不要考虑用过大的感量，以选择好磁芯后将两组电感都绕下为上策。一般取： 因此，考虑磁芯的饱合度时，按(Iout+2△ILO)大小的电流处理。

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