有源箝位技術的PC電源設計

摘要：自從有源箝位專利技術到期之后，鑒于此技尤的獨特優勢，三家西方公司都推出了將其用于大功率PC及服務器的設計方案。其中ONSEMI的設計通過了80plus認證。文中以NCP1282為版本，詳細論述了有源箝位PC電源設計的控制IC和功率器件選型注意事項以及設計時的參數調整，供設計人員參考。
關鍵詞：有源箝位；同步整流；電源；NMOS

對于控制IC的選擇，其高壓輸入的變換器推薦為NCP1282，低成本的可以選擇UC3843+UC3714，當然也可選擇UCC2893(UCC2894)或其它。
選定控制IC之后必須熟悉其外圍電路元件及其基本方框電路的特性，以下是一些器件的選擇及設計注意事項，供參考。

1 功率器件的選擇
1．1 主功率MOSFET
一般選擇VDS=(1．8～2)VINmax，這里選擇800V。
通過計算，選MOS QMAIN，8～10A足夠，為留一定余量，可以選11～14A，選擇過大的MOS并非是最上策。在高輸入電壓時，導通損耗不是太大，過大的MOS驅動損耗會加大，開關速度明顯變慢，會給200kHz時的ZVS帶來困難。
選擇MOS時不僅根據電壓電流，還要在數據表中找出其Qg，RSDOX，ton，toff及Coss，并記錄下來。
1．2 箝位MOS
由于變壓器中磁能總量畢竟是有限的，所以箝位MOS QAUX耐壓仍選800V，電流只選擇QMAIN的1／3即可，但選擇Qg AUX小的MOS以便減小驅動損耗，選擇好以后，記下其ton，toff及Coss，RDS(on)。
1．3 同步整流MOS QF及QR的選取
由于PC工作在PFC的400V相對穩定的輸入電壓之后，占空比變化很小，基本控制在45～48％，所以QF及QR的電壓、電流選取很相象，可統一考慮。
首先選擇耐壓，對于12V輸出時在45％的占空比之下，選擇60V MOSFET比較合適。它承受最高2．2倍的輸出電壓，加上開關時的尖峰電壓，并取20％的安全系數，當然也可以選50V的MOSFET。若VIN變化大，則按最壞情況考慮。
對于MOS電流的選取，則主要按照導通電阻RSDON來考慮，以得到最高的整流效率，所以其IDS為輸出電流的四倍以上，必要時采用幾個MOSFET并聯，以解決RSDON的問題。若按公式計算則要計入電感中的紋波電流。
對于占空比較大的情況，兩個MOS QF及QR則要獨立計算，分別選取。
1．4 輸出濾波電感的計算和設計
輸出濾波電感在PC電源中，經常是將12V與5V兩組合在一起繞制，為了提高兩輸出電壓的交叉調整率，還要提高它的耦合度。對輸出濾波電感因其直流成份為主，不用考慮導線的超膚效應，也不要考慮用過大的感量，以選擇好磁芯后將兩組電感都繞下為上策。一般取：

因此，考慮磁芯的飽合度時，按(Iout+2△ILO)大小的電流處理。