电路配置通盘考量应用

　　在整个AC-DC电源设计中，隔离式DC-DC转换器设计是一个重要环节，而半桥则是针对此设计一个很好的拓扑选择，因为它有两个互补驱动的初级端MOSFET，且最大汲极源极电压(Drain-to-source Voltage)受限于所加的直流输入电压。其中，半桥拓扑有两种衍生产品，即半桥谐振(LLC)和AHB，两种都已被广为采用，部分原因是因为可取得专用于这些拓扑的功率管理控制IC。

　　首先，LLC藉由可变频率控制技术，利用与功率级设计相关的寄生元素来实现ZVS切换。不过，由于经调节的直流输出只使用电容滤波，这种拓扑最适合的是输出涟波较低、输出电压较高的应用，对于离线DC-DC应用，一般规则是当输出电压大于12伏特直流电时，最好选择LLC。

　　另外，对于300瓦、12伏特DC-DC转换器，AHB则成为一种高效率的选择，其采用固定式的频率控制方法，由于初级电流决定于变压器的初级电压，故可为两个初级MOSFET的ZVS提供必要条件。同时，利用AHB实现ZVS能力的前提类似于LLC，也须取决于对电路寄生元素的透彻了解，例如变压器漏电感、绕组电容(Winding Capacitance)和分立式功率器件的结电容等。

　　运用固定频率方案简化SR工作

　　相较于LLC控制中采用的可变频率控制方法，固定频率方案可以大幅简化次级端自驱动SR的工作，使其闸极驱动电压很容易由变压器次级端推算出来。此时增加一个低端MOSFET驱动器，如图2所示的双路4安培(A)FAN3224驱动器，就可以精确给出流经MOSFET米勒平坦区的电平转换和高峰值驱动电流，从而确保快速高效的SR开关转换。

　　图2 带倍流整流器的自驱动同步整流(SR)示意图

　　图2的倍流整流器可用于任何双端电源拓扑和大DC电流应用，它具有好几个突出的特性。第一，其次级端由一单一绕组构成，可简化变压器的结构。其次，由于所需的输出电感被分配在两个电感器上，故大电流流入次级端而产生的功耗会得到更有效的分布。第三，作为工作周期(D)的函数，两个电感涟波电流彼此抵消后，两个电感电流将拥有相当于两倍开关频率的视频率(Apparent Frequency)，故可允许更高的频率，且流入输出电感的峰值电流更低。

　　最后，在对称转换器(推挽式、半桥、全桥)中，每一个倍流电感都可携带一半的输出电流，而AHB则不尽然，且加在次级端整流器上的非对称电压也可能是AHB的缺点之一。当AHB在其限值工作周期为0.5附近工作时，载入的SR电压几乎可达到匹配。

　　然而，更合理的方案是通过对变压器的匝数比进行设计，使工作周期在额定工作期间保持在0.25工作周期0.35的特定范围内。当工作周期在此范围内时，如图2所示，Q1和Q2之间的电压应力，以及载入L1和L2两端的电压会变得不均衡，导致L1和L2之间的电流分布不均匀，必须考虑到每一个SR MOSFET的额定电压。

　　有鉴于此，可以采用电感值不相等的L1和L2，以及额定电压不同的SR MOSFET来优化设计，而变压器的匝数比也可以是非对称的;只不过，使用这些技术须对所有工作条件下的电路行为有深入的了解。

　　材料/元件细评估　效率/尺寸可兼顾

　　值得注意的是，表1所示的规格可说明上述解决方案的可行性，但是须采用一个交错式双BCM PFC升压预调节器来满足此一设计，预调节器之后是一个带自驱动SR的非对称半桥DC-DC转换器，如图1所示。

　　其实，表1的规格是对AC-DC电源设计要求的简单结论，主要设计目标包括尽可能在宽范围内获得最大的效率，并实现最小型的电源设计及散热器尺寸。若要在宽负载范围内获得最大的效率，须对每一个功率级的材料和元件选择进行仔细的考虑，尤其是在磁性设计方面，由于交错式BCM PFC的频率可能高达数百kHz，且变化多达10：1，故升压电感必须是客制化设计的。