PA-Switch系列集成控制器在小功率DC-DC變換器中的應用(二)
(8)散熱
如果使用單面印制板,為了更好的散熱,推薦采用復合鋁印制板。這種印制板的底面為鋁復合層,外接散熱器可以直接固定在上面。如果采用雙面板,覆銅厚度應加厚,以提高散熱效果。注意,如果采用復合鋁印制板,應采取一定的屏蔽措施,以防止高頻開關噪聲信號與鋁基板發生耦合。
5.3 設計指導
DPA-Switch非常適合于單端正激DC-DC變換器的設計。隨著專用設計軟件PI Expert功能的不斷完善,采用DPA-Switch進行設計已經變得越來越簡便和快捷。有關PI Expert專用設計軟件的使用方法不在本文討論的范圍之內,下面將要詳細討論的是采用DPA-Switch設計小功率單端正激DC-DC變換器時需要注意的各種問題。對這些問題的探討將有助于設計者更深入的了解DPA-Switch。
圖20所示為DPA-Switch控制的30W單路輸出單端正激DC-DC變換器的典型電路原理圖。其規格如表4所示:
5.3.1 系統要求
(1)輸入電壓范圍
設計過程中,實際輸入電壓范圍應比規格所要求的要寬。由表4可知,變換器要求的輸入電壓范圍為36V-75V,實際設計時應留有裕量,最低輸入直流電壓可設為30V,最高輸入直流電壓可設為90V。
(2)輸出特性
反饋環路采用帶頻率補償的TL431進行控制。輸出濾波電感和輸出濾波電容的大小對噪聲和紋波的影響很大,如何選取稍后討論。
(3)輸出整流電路
如果考慮成本,輸出整流電路可以選用肖特基二極管;如果要進一步提高系統效率,輸出整流電路可以采用同步整流電路。需要注意的是普通的超快恢復二極管在這里并不適用。有關同步整流的電路詳細討論也在稍后討論。
(4)效率
變換器的效率當然是越高越好,但實際當中設計者不得不權衡利弊,考慮成本以及電路復雜程度等問題。圖20所示的電路,在中等負載條件下的效率超過85%。如果變換器未采用同步整流電路,DPA-Switch的功耗將占到系統總功耗的25%,輸出整流電路的功耗將占到系統總功耗的40%,磁性部件的功耗將占到系統總功耗的30%。當采用同步整流電路時,變換器的效率能夠提高到90%。目前,下一代DPA-Switch正在開發當中,由于其RDS(ON)更低,變換器的效率有望得到進一步的提高。另外,增大磁芯的體積,提高工作頻率都有助于提高變換器的效率,但變換器的成本和電路復雜程度也會相應提高,設計時必須綜合考慮。
(5)溫度
DC-DC變換器的工作溫度范圍通常都比較寬,而無源器件的特性受溫度的影響比較大。因此,元器件必須經過認真篩選。輸出電容器和反饋環路元件的選擇非常關鍵,關系到整個系統的正常運行,詳細內容也在稍后討論。
5.3.2 偏置電壓
獲取DPA-Switch偏置電壓的方法通常有三種:
(a)如果輸入電壓范圍在18VDC-36VDC,可以直接由輸入電壓向DPA-Switch提供偏置電壓,參見圖21;
(b)在變壓器上增加偏置繞組,參見圖22;
(c)在輸出耦合電感上增加偏置繞組,參見圖20。
評論