多相PWM控制DC/DC变换器

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:702

概述

　　近年来，随着一些高性能cpu的出现，如pentium 4、athlon等，需要输出电压更小，更大电流的dc/dc变换器，对热性能、emi及负载瞬变应答(load transient)的要求也不断提高。传统的单相dc/dc变换器日益显示出局限性。多相dc/dc变换器以其独特的性能，为高性能cpu电源的解决方案开辟的一条新路。

为什么要采用多相pwm控制

　　我们以2相pwm控制为例，介绍什么是多相pwm控制（图1）。相对于普通的单相pwm控制，多相pwm控制dc/dc变换器多增加了1个或多个变换器，而且每个变换器的相位相对有一定的间隔。如2相pwm控制的2个变换器on/off相对间隔为180°（图2），3相pwm控制的3个变换器on/off相对间隔为120°，依此类推。各个变换器交叉依次开或闭。

图1：2相pwm控制dc/dc变换器示意图

与传统的单相dc/dc变换器相比，多相pwm控制dc/dc变换器具有以下的几个优点：

　　（1）多相pwm控制器将功率平均分配到各个变换通道中，避免开关管、整流管、输出电感等器件过于疲劳，发热过于集中。

　　（2）由于各个变换通道交叉开闭，电流相互叠加，大大减少了输入、输出电流纹波，减小了电磁干扰emi。电流纹波的减少，使传统的昂贵的、不易安装的电解电容器可以采用小型的贴片陶瓷电容来代替。参看图2中输出电流纹波的示意图，2个通道的il纹波电流相互叠加，结果使输出电容上承受的纹波电流减小。

图2:相pwm的控制脉冲及输出电流纹波

图3：单相pwm与2相pwm的输入电流对比

图4：单相pwm与2相pwm的效率曲线对比

图5：产生2相pwm控制脉冲

（3）滤波电容、fet的on loss、铜箔损耗与输入电流有效值iin(rms)2成正比，多相pwm控制使输入电流有效值减小（见图3），可以证明iin(rms)-2＜iin(rms)-1，提高了效率。另外，这种电流平均分配于各通道中的结构，使大电流输出时效率曲线不下降，更适合于大电流输出（见图4）。

　　（4）由于各相中承担的电流变小，可以采用更为小型的输出电感，因为电感有着阻碍电流变化的特性，输出电感的小型化使负载瞬变应答特性大大提高。而且从2次侧看来，开关频率相当于n×fsw（n为相数、fsw为每一相的开关频率)，这也有助于高速负载瞬变应答。

概述

为什么要采用多相pwm控制

图1：2相pwm控制dc/dc变换器示意图

与传统的单相dc/dc变换器相比，多相pwm控制dc/dc变换器具有以下的几个优点：

　　（1）多相pwm控制器将功率平均分配到各个变换通道中，避免开关管、整流管、输出电感等器件过于疲劳，发热过于集中。

图2:相pwm的控制脉冲及输出电流纹波

图3：单相pwm与2相pwm的输入电流对比

图4：单相pwm与2相pwm的效率曲线对比

图5：产生2相pwm控制脉冲

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