ZHCACG5 march   2023 LMG2610 , UCC28782

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1引言
    1. 1.1 设计要求 1:管理由功率损耗引起的热量
    2. 1.2 设计要求 2:通过高频切换降低储能要求
  4. 2GaN 价值简介
  5. 3有源钳位反激式
    1. 3.1 降低功率损耗 1:零钳位损耗
    2. 3.2 降低功率损耗 2:零电压开关
  6. 4GaN 在有源钳位反激式中的价值
  7. 5利用集成 GaN 简化 ACF 级
  8. 6使用 LMG2610 集成半桥和 UCC28782 ACF 控制器的物理设计实现方案
    1. 6.1 UCC28782EVM-030
    2. 6.2 PMP23146
  9. 7利用适用于 ACF 的设计工具
  10. 8总结
  11. 9参考文献

设计要求 2:通过高频切换降低储能要求

必须予以讨论的高功率密度设计的另一个方面是开关频率以及与系统储能要求的关系。这是通常说的增加开关频率会减小电源转换器的尺寸。更深入地进行分析,提供给负载的直流电源由电源转换器进行处理,该转换器的基本工作原理是将输入的能量存储一段时间,然后将其释放到负载。向负载提供的功率由两个因素决定:每个周期可存储然后又释放的能量,以及执行此过程的频率。

打个比方,假设必须在规定的时间内从一个港口向另一个港口运送大量货物。一方面,考虑 a) 一艘货船,它只需往返几次即可运完这批货物。与此相反,请考虑 b) 一艘快艇,它可以多次快速往返,每次装运少量货物。在这个类比中,船舶上的货物代表存储的能量,而往返次数代表开关频率。最后,货船和快艇在相同的时间内装运相同数量的货物(能量),并保持恒定功率。虽然装运的最终结果是相同的,但这两种情况有两个不同之处:a) 以较低的频率传输更多的储存能量,b) 以较高的频率传输更少的储存能量,即方程式 1

方程式 1. P=constant=Estored×fsW

在电源转换器中,这种储能机制由最大的元件(主要是电感器和变压器等磁性元件)执行。对于磁性元件,尺寸与储能成正比,而储能则与电感成正比,即方程式 2

方程式 2. SizeEstoredL
注: 虽然较大的大容量电容器是交流/直流系统不可或缺的一部分,但此处不考虑电容器,因为电容器依赖于较慢的 50/60Hz 线路频率(而非较快的开关频率),因此在减小尺寸时几乎无能为力。在小型交流/直流设计中,人们非常关注磁性元件,其中储能直接由开关频率的要求决定。

由于这种关系,小型设计必须以高频率进行切换,以降低储能要求,从而减小整体尺寸。如图 1-1 所示,给定功率水平的电感(储能)要求与开关频率成反比。但请务必记住,开关损耗是由开关频率的增加引起的,并且可能会成为散热问题。以下各节将介绍有关如何减轻这些损耗的技术。

GUID-20230223-SS0I-2WGM-WRT3-VXT1MFTLGD20-low.svg图 1-1 在 65W 转换模式反激式转换器中得到的开关频率与变压器磁化电感间的关系