1、设计高性能 65W 双路输出 1/4 砖型模块电源的技术介绍 DENSEI-LAMBDA 电盛兰达公司 摘要： 本文介绍了设计 65W 双路输出 1/4 砖型模块电源 PAQ65D48-*系列的技术，包括应用有源嵌位软开关单端正激变换技术，双路同步整流技术，第二路输出采用电子模拟磁饱和放大器（斩波式稳压器）技术以及应用多层印刷线路板制作功率线圈。由于这些技术所拥有的公认的诸多优点，采用后大大降低了初、次级开关元件的电压应力，大大降低了二次侧整流损耗，也同时提高了第二路输出的效率，实现了更好的两路电压交互调节特性（可完全空载），以及更佳的动态负载响应特性，达到了小型化、薄型化的要求。最后附有必要
2、的实验测试结果。 关键词：标准 1/4 砖型模块电源、有源嵌位软开关单端正激变换、同步整流、电子模拟磁饱和放大器（斩波式稳压器）、印刷线路板功率线圈 一前言 当今世界信息技术的高速发展，促使其设备在向大容量，高性能及小型化发展的同时，对所使用的电源模块也提出了更高的要求。即外型尺寸更小，厚度更薄；电气特性方面要求电压控制精度更高，动态响应更快，电磁干扰更低等；可靠性方面要求功耗、发热温升更低等等。 二设计方案的确定： 基本性能指标：(1). Pomax=65W，(2).Vin = 3676VDC，(3).Vo1/Vo2 : 5V/3.3V 等多种组合，输出可调范围：10%， (4). Io1+
3、Io2=18A，I01max=13A，I02max=16A， (5). 效率 h = 90%（5V/3.3V 组合），(6). 标准 1/4 砖型结构尺寸，(7). 基本模块厚度低于 9mm。 1主变换电路选择：经对比单端正激式、准谐振式、ZVS 全桥相移式及有源嵌位单管正激等几种变换方式，采用有源嵌位软开关单管正激方式。其显著特点是功率器件较少，控制相对简便可靠；固定的工作频率有利于输入滤波器的设计；初、次级开关电压应力更低，初级导通损耗低，开关损耗低；变压器利用率更高，变压器波形好，使通过耦合对二次侧同步驱动更易实现。二次侧用同步整流方式，经对比了几种诸如两路单独变换、主输出降压变换、可饱
4、和磁放大器等方式，确定用电子模拟磁放大器（斩波式稳压器）方式做为第二路稳压方式。即用一只 MOS 管替代磁放大器电感，通过模拟磁放大器原理调节此开关管的导通时间实现稳压。实际对变压器次级电压进行了斩波。这样最大限度减少了磁性功率器件的数量，提高了变换效率，充分发挥了线路的效能。这使得二次侧具有一系列优点，如两路输出无需最小负载；因占空比不必变化很大，大范围动态响应同样好；两路输出的交互负载调整率很低等等。 2 机械结构设计： 为实现 1/4 砖标准要求 36.8mm50.8mm， 选用新型小尺寸 SMD 封装功率开关器件，第二路输出滤波电感选用标准SMD平面型产品以及采用PCB板制作变压器及电
5、感线圈， 上层元件高度3.3mm，下层元件 3.55mm，PCB 板厚度 2.05mm，则总厚度 8.9mm。最终保证了在 1/4 砖小面积上完成设计指标要求。 图 1.有源嵌位单端正激变换及电子模拟磁放大器原理 图 2. 开关管 S1，S2，S6 的驱动电压波形 三工作原理： 1线路拓扑结构及简要说明： 如图 1 所示，Lm 表示变压器初级励磁电感，Le 表示初级漏感，Cr 是变压器复位嵌位电容，C1、C2 分别是 MOS 管 Q1、Q2 的寄生电容，D1、D2 是 Q1、Q2 固有的体二极管，各 MOS 管的沟道与并联的体二极管组成总开关，S3、S4 是二次侧主输出的同步整流续流开关管，S
6、5、S6 是第二路输出的整流续流开关管。其中 S2 选用 P 沟道 MOS 管，便于设计它的驱动电路。另外注意 S5 的体二极管方向。 各开关管 S1，S2，S6 的驱动电压时序波形如图 2 所示，在 S1 与 S2 驱动信号之间设有一定的死区以完成软开关过渡过程。另外，参数设置要保证初级电感 Lm 与 Cr 的谐振频率小于变换器的工作频率 fs。 基本关系式： Dvo1-主路导通占空比，Dvo2-第二路导通占空比，n-变压器变比 (1). 根据变压器等效伏-秒公式，C r 上的电压为 Vcr=Vin/(1-Dvo1) (2). 根据输出电感的等效伏-秒公式，有 nVo1/Vin=Dvo1 (3). 对于第二路输出有 nVo2/Vin=Dvo2 S5 的导通量与 S3 的导通量相差：Dblock=Dvo1-Dvo2 ，因此 Vo16.5A变动时， 电压变化量只有120mV，恢复时间小于 250ms。 五. 结束语： 以上理论分析及实验数据表明，应用所介绍的技术使这款双路输出 1/4 砖型模块电源表现出优异的特性。其它特性还有诸如双路输出可各自调整；在各种不同负载条件下，输出电压极为稳定；可靠性很高等等，解决了以往其它双路输出电源存在的许多问题。本系列产品现已经量产，并广泛应用于通讯等领域。
