计算机电源标准“白金化”下效率的具体实现_技术

市场上有一些脉宽调制器 (PWM)，其设计目标是用于控制相移、全桥接转换器，而非驱动同步整流器（QE 和 QF）。工程师们发现他们可以通过 PWM 控制器的控制信号OUTA和OUTB来控制同步 FET，这样便可以在本应用中使用这些控制器。图 1 显示了其中一款转换器中的一个功能示意图。

图 1 同步整流改进型相移、全桥接转换器

问题

通过延迟H桥接（QA、QB、QC、QD）的 FET 导通，PWM 控制器有助于在这些转换器中实现 ZVS。FET QA 和 QB 导通和断开转换过渡之间的延迟 (tDelay) 会使同步 FET QE 和 Q F同时断开，从而允许其主体二极管实施上述导电行为。下列方程式较好地估算了续流期间 QE 和 QF 的主体二极管传导损耗

其中 POUT 为输出功率，VOUT 为输出电压，VD 为主体二极管的正向压降，而 fs 为电感开关频率。

QE 和 QF 的主体二极管传导损耗 (PDiode) 过多会使设计达不到"白金"标准。更多详情，请参见图 1 和图 2。如图所示，OUTA 驱动 FET QA 和 QF，而 OUTB 驱动 FET QB 和 QE。V1 为 LOUT 和 COUT 滤波器网络输入的电压，而 VQEd 和 VQFd 为相应同步整流器 QE 和 QF 的电压。

图 2 所示转换器的时序图

解决方案

若想减少 QE 和 QF 主体二极管导电，最好是在 QA 和 QB 延迟期间 (tDelay) 让这些同步整流器开启。要做到这一点，必须通过其自有输出来驱动 FET QE 和 QF，其中"导通"时间而非同步的"断开"时间会重叠。图 3 显示了具有 6 个单独驱动信号（OUTA 到 OUTF）的相移、全桥接转换器的功能示意图。通过根据 QA 到 QD 的边缘，导通和断开 OUTE 及 OUTF，可以产生 QE (OUTE) 和 QF (OUTF) 的信号。表 1 和图 4 显示了完成这项工作所需的时序。图 4 所示理论波形表明，这种技术去除了主体二极管导电，其会在 tDelay 期间两个栅极驱动均为断开时，与图 2 所示栅极驱动信号一起出现。

表 1 OUTE 和 OUTF 导通/断开过渡转换

图 3 使用表 1 时序的相移、全桥接转换器

图 4 减少 QE 和 QF 体二极管导电的时序图

试验结果

为了查看这种技术在减少主体二极管导电方面的效果如何，我们对一个 390-V 到 12-V 相移、全桥接转换器进行了改进，旨在通过图 2 和 4 所示信号驱动 FET。

图 5 显示了同步FET（QE 和 QF）栅极的波形图，它们通过 OUTA 和 OUTB PWM 输出驱动。图中，在 OUTA 和 OUTB 之间的延迟时间 (tDelay) 期间可以观测到主体二极管导电。

图 5 QE 和 QF 主体二极管导电波形图

下一页的图 6 显示了同步FET（QE 和 QF）栅极的波形图，它们通过图 3 所示 OUTE 和 OUTF 信号驱动。这些信号都产生自 TI 新的 UCC28950 相移、全桥接控制器。图 6 表明 FET QE 和 QF 导通的同时主体二极管没有导电。尽管仍然可以看到一些主体二极管导电，但没有图 5 那么多。