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替代传统共振方式
综观高功率MOSFET硬式切换架构

【作者: Gerald Deboy、Fanny Dahlquist】2005年12月05日 星期一

浏览人次:【11607】

本文讨论的是如何在高功率的应用中,采用硬式切换方式替代传统共振方式。硬式切换的功率架构提供系统上的优势,例如复杂度较低,较高的内在可靠度,因此,能降低系统成本及加快上市时间。经过改善后的功率开关,开启状态时的电阻更低、切换的过渡更快速,使硬件切换和共振间的效率落差稳定地减少。本文中将叙述现今服务器和电讯电源供应器的最新架构,方式是以两个采用主动式(Active)PFC的1000W参考电路板系统,其主功率级采用的是相移(phase shift)ZVS全桥(full bridge)或用交插式(interleaved)双晶体管顺向转换器(forward converter)做比较。在一个硬式切换系统中采用全新的高压功率MOSFETs,从主功率级量测至输出连接器的性能来看,可以达得超过91%的最大效率。与在共振系统中采用次佳的MOSFET的最大可达效率比较,这个结果显示出相同,甚至更好的效率。


应用于运算和通讯中的电源供应器,一直面对增加功率密度需求的压力,在相同或更小的尺寸中,被要求能供应比以往产品更多的功率。举例来说,许多终端客户都要求在相同的外壳和尺寸中,能将输出功率升级20~30%,而且借着效率的提升,必须能够有效的控制散热的问题。于是,在这前提下产生了数个需求:改善半导体和被动组件的效益及创新架构,从全新半导体组件之功能中获得有利的好处。低电压隔离式的DC/DC作法提供了一些新方式和技术,能够改善磁性和被动组件的使用,但是这些作法常常无法很顺畅地扩展至较高的电压和功率,因为和低压半导体装置相比较,高压方面的性能受到相当的限制。


本文将探讨最近发展的高压超接合面(super junction)功率MOSFET以及硅晶碳化物Schottky二极管,并比较采用硬式切换或共振方式在性能、系统成本和可靠度方面的优缺点。
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