数字电源技术助力实现高效率

为推广高效率节能产品，越来越多的国家和地区纷纷发布了各种节能规范和标准。例如，国际能源署(IEA)所倡导“1W计划”,美国环保署(EPA)的“能源之星”计划，以及中国节能产品认证中心(CECP)所制定的规章等都把节能环保放在重要位置。如何提高电源的效率，是目前电源设计中面临的重要课题。数字电源技术的出现为提高电源的效率提供了新的方法。 ADP1043是ADI公司推出的一款针对高端服务器、存储器以及通信设备等电源所设计的数字电源控制器，可支持多种拓扑结构，并利用直观的图形用户界面(GUI)无需用语言进行编程，便可在几分钟之内配置包括频率、时序、电压设置与保护限制等系统电源参数。图1所示为ADP1043的典型应用电路。其所采用的数字电源技术可帮助实现高效率电源。

 

 

图1 ADP1043典型应用电路

同步整流技术

同步整流技术是指用导通电阻较低的MOSFET来替代整流二极管，从而达到降低整流损耗、提高效率的目的。在同步整流技术中，为避免交叉导通的危险，在主开关与同步整流开关的驱动信号之间必须设定一定的死区时间。在死区时间内，电感电流流过同步整流MOSFET的体二极管。而这个体二极管一般会具有较高的前向导通电压VF,在死区时间较大时，会造成较大的损耗。因此，为最大限度地提高效率，要求死区时间尽可能小。但是在传统的模拟方案中，自驱动型除了应用的限制外，还很难提供精确的控制时序;对于外驱动型，由于其参数是由电阻、电容等无源器件进行设定，存在误差、老化、温漂等问题，为保证有足够的余量，死区时间也不可能设置得很小。因此，ADP1043的数字方案是很好的选择。

图2所示为ADP1043在全桥拓扑电路下的PWM和SR的GUI设置界面。通过设置T9、T10、T11和T125便可精确获得同步整流MOSFET所需的死区时间，其中每次调整的最小时间为5ns.

 

 

图2 PWM和SR的GUI设置界面

伏秒平衡控制技术

在传统的桥式拓扑电路中，一般为防止变压器的偏磁，会在变压器的原边回路中串入一个隔直电容器。这样做存在缺点，一方面是增加了电源的成本和体积，另一方面又增加了损耗，降低了效率。ADP1043采用伏秒平衡控制的数字技术解决了该问题。

如图3所示，在每个开关周期中，ADP1043通过CS1分别测量流过开关管A、D和开关管B、C的电流并计算其差值，通过差值信号调节驱动信号OUTB和OUTD的脉宽，对失衡进行补偿。例如，如图4所示，当CS1测量到流过开关管B、 C的电流大于开关管A、D时，便会减小OUTB的脉宽，增大OUTD的脉宽，这样流过开关管B、C的电流会减小，而流过开关管A、D的电流会增大，经过若干周期后，电流自动实现了平衡。采用该技术后，可有效防止偏磁，并且省去隔直电容器，提高效率和可靠性。

 

 

图3 伏秒平衡控制技术

 

 

图4 伏秒平衡控制波形