如何進(jìn)行直流電源分析市場需求的三個(gè)步驟?

為了滿足市場對(duì)電源性能不斷增長的需求，直流電源正朝著高效率，高功率密度，低電壓和高電流，低噪聲，良好的動(dòng)態(tài)特性和寬輸入范圍發(fā)展、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化并以積木化進(jìn)行組合電路結(jié)構(gòu)從而更加廣泛的應(yīng)用。

以下是直流電源需求的關(guān)鍵分析。

(1)高功率密度和高效率的直流電源

現(xiàn)代通信產(chǎn)品對(duì)體積的要求越來越高，不可避免地需要直流電源以減小體積并增加功率密度，而效率的提高對(duì)此起到了補(bǔ)充作用。當(dāng)前新的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)技術(shù)可以將直流電源的電流密度提高到188W/in3，是傳統(tǒng)電源密度的兩倍以上，效率可以超過90%。之所以能夠達(dá)到這些指標(biāo)，必須歸因于微電子技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致出現(xiàn)了許多新的高性能單元，從而減少了損失。高性能金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)更為典型，它取代了傳統(tǒng)同步整流器設(shè)計(jì)中使用的二極管，并將壓降從0.4 V降低至0.2V。功率MOSFET制造商開發(fā)的電阻越來越少的器件已從180mΩ減小到18mΩ;高度集成的硅片將組件數(shù)量減少了2/3以上，并且緊湊的結(jié)構(gòu)與分立的組件布置導(dǎo)線電阻相比，減少了寄生電感和寄生電感。

(2)低電壓大電流

當(dāng)微處理器的工作電壓下降時(shí)，直流電源的輸出電壓已從之前的5V變?yōu)楫?dāng)前的3.3V甚至1.8V。業(yè)界預(yù)測電源的輸出電壓將降至1.0以下V.同時(shí)，它增加了集成電路所需的功率，從而迫使直流電源提供更大的負(fù)載輸出容量。對(duì)于1V / 100A的電源，有效負(fù)載對(duì)應(yīng)于0.01Ω，傳統(tǒng)技術(shù)很難滿足這種困難的設(shè)計(jì)要求。在10mΩ的負(fù)載下，負(fù)載路徑中的每個(gè)mΩ電阻都會(huì)使效率降低10%。電路板上導(dǎo)線的電阻，電感器的串聯(lián)電阻，MOSFET的電阻和MOSFET的矩陣線是對(duì)應(yīng)的。效率有影響。濟(jì)南成亞電子公司采用新技術(shù)將功率半導(dǎo)體和無源元件集成在一起，這是電路整體設(shè)計(jì)必不可少的，從而形成具有完整功能的基本模塊，從而降低了對(duì)負(fù)載路徑的電阻，從而降低了功耗并減小了尺寸。結(jié)合基本模塊的多階段設(shè)計(jì)技術(shù)也將逐步推廣。由于減小了每相的輸出電流，因此可以使用更小的MOSFET以及更小的電感器和電容器，這也簡化了設(shè)計(jì)。市場上出現(xiàn)的基本電源模塊只有11 mm×11 mm，開關(guān)頻率為1 MHz，并且多個(gè)模塊和相關(guān)組件被級(jí)聯(lián)以實(shí)現(xiàn)100 A以上的工作電流。與使用分立組件的其他電路相比，效率提高了6%，功率損耗降低了25%，單位尺寸降低了約50%。

(3)使用軟件設(shè)計(jì)直流電源

如今，在通信系統(tǒng)中，直流電壓的類型不斷增加，功率密度和集成度的提高也增加了設(shè)計(jì)難度。傳統(tǒng)的手動(dòng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證已不再適應(yīng)迅速變化的市場需求，因此出現(xiàn)了功率輔助設(shè)計(jì)軟件。該軟件可以控制組件的選擇，并提供零件，電路仿真和熱分析，從而縮短了周期時(shí)間。