對于磚塊電源來說,150瓦以下有源鉗位正激是常用的拓撲,分析它的文章也很多,我這里就不濫竽充數,關公面前耍大刀了。我說些我看過的文獻里沒提到過的對性能又有些影響的小現象。
有源鉗位正激用PMOS鉗位,好處是共地驅動,壞處是可選范圍很窄,Rdson大很多,PMOS的散熱和功耗有時就會成為問題,也是這里要說的。
有源鉗位正激示意圖
如圖上所示PMOS電流為變壓器磁化電流的一部分,變壓器磁化電流和變壓器感量成反比,變壓器通常是不帶氣息的磁芯和PCB繞組組裝而成,PCB繞組受PCB層數和面積影響通常已經選到了最小圈數。不帶氣息的鐵氧體磁芯的AL值公差標準是+/-25%,組裝后的變壓器感量考慮到各種變量公差會大于+/-25%。變壓器的磁化電流受這種影響即使輸入輸出都不變的情況下也有這么大的分布范圍,進而PMOS的功耗如果主要來自于導通損耗,就至少會有+/-25%的平方的變化范圍。這對于即使有計算書考慮了這個變化范圍的設計來說,也仍然是不可量化預知的,因為通常PMOS的PCB散熱面積都很小,它會不會超出預估在實際產品中中成為最熱的點甚至熱失效都很難評價的。最保險的方法不是在生產階段給變壓器的成品感量定一個很窄的范圍或最小值,而是用樣品去實測模擬這種話條件下的溫升是否可以接受。
來自于變壓器感量公差的影響是一方面,還有另外一種常用假設是PMOS通常工作在ZVS開通,即PMOS溝道在體二極管先導通后才開通。下圖是演示波形。
PMOS Vgs 和 NMOS Vds
PMOS 導通 Zoom In
PMOS Vds=NMOS Vds - Clamp_Cap,Clamp_Cap電壓基本認為是DC加小幅AC波動,上圖可以看出在PMOS導通前NMOS Vds只上升到輸入電壓附近就橫盤直到PMOS導通時才繼續上升到Clamp_Cap電壓,也就是PMOS是硬開通,在這個過程中Clamp_Cap的一部分電荷轉移到了NMOS對地所有等效電容上,硬開通就會存在開通損耗。硬開通的原因是因為副邊FORWORD整流器的反向回復(二極管整流就是二極管,同步整流就是同步整流的體二極管)。FORWORD整流器和續流FREEWHEELING鎮流器一樣會存在反向回復,只要其在關斷前體二極管導通流過電流。
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