中心議題：

• 探討高效率和超寬輸入電壓範圍DC-DC變換器的方案設計

解決方案：

• 將變換器的調整功能從其隔離功能中分離
• 使得隔離級易實現基於同步整流的設計

一個隔離DC/DC變換器的參數之一是該變換器能夠正常工作的輸入電壓範 圍。對於那些應用於48V輸入電信市場的工業標準磚型產品，其輸入電壓範圍通常是36V~75V，或輸入電壓的最高值和最低值之比為2:1。但是有很多的 應(ying)用(yong)期(qi)望(wang)變(bian)換(huan)器(qi)能(neng)夠(gou)處(chu)理(li)更(geng)寬(kuan)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)。比(bi)如(ru)，在(zai)一(yi)些(xie)係(xi)統(tong)應(ying)用(yong)中(zhong)分(fen)布(bu)式(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)瞬(shun)態(tai)和(he)浪(lang)湧(yong)
，而(er)且(qie)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)很(hen)長(chang)，需(xu)要(yao)濾(lv)波(bo)器(qi)濾(lv)掉(diao)。
 

作為一個例子，表1顯(xian)示(shi)在(zai)不(bu)同(tong)鐵(tie)路(lu)係(xi)統(tong)標(biao)準(zhun)中(zhong)分(fen)布(bu)式(shi)電(dian)壓(ya)的(de)穩(wen)態(tai)和(he)瞬(shun)態(tai)範(fan)圍(wei)。軍(jun)用(yong)車(che)輛(liang)設(she)計(ji)規(gui)範(fan)也(ye)需(xu)要(yao)類(lei)似(si)的(de)寬(kuan)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)
，這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)其(qi)分(fen)布(bu)式(shi)電(dian)壓(ya) 的變化。使用寬輸入電壓範圍DC/DC變換器的另外一個原因是建立一個可以被用於不同直流係統的“通用”產品

，對於標稱值為12V，24V和48V的電池 係統，一般需要提供三個不同的輸入電壓版本，作為替代，一個能夠在9V到75V工作的變換器提供了單一解決方案。這種單一方案可以節省生產成本和降低庫 存。

盡管人們期望有一款寬輸入變換器，但存在一個主要問題：在傳統產品中
，模塊工作的輸入電壓範圍越寬
，變換器的性能越差。一般來講，在給定的尺寸，比 如1/4磚(zhuan)
，變(bian)換(huan)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)能(neng)夠(gou)處(chu)理(li)的(de)功(gong)率(lv)會(hui)隨(sui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)變(bian)寬(kuan)而(er)降(jiang)低(di)。這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)自(zi)然(ran)結(jie)果(guo)，因(yin)為(wei)在(zai)設(she)計(ji)最(zui)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)同(tong)時(shi)，還(hai)必(bi)須(xu)處(chu)理(li)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)最(zui)低(di)時(shi)所(suo) 帶來的非常大的輸入電流。 對於2:1輸shu入ru範fan圍wei的de變bian化hua器qi，其qi最zui大da輸shu入ru電dian壓ya和he最zui大da輸shu入ru電dian流liu的de積ji是shi需xu要yao處chu理li功gong率lv的de兩liang倍bei，這zhe種zhong結jie果guo作zuo為wei一yi個ge合he理li的de折zhe中zhong是shi可ke以yi接jie受shou的de。但dan是shi，當dang一yi個ge變bian換huan器qi設she計ji 用來處理8:1輸入範圍時，其最大輸入電壓和最大輸入電流的積是需要處理功率的8倍，這種結果是非常極端的。對與變換器隔離變壓器相關的功率電路來講是非常嚴重的。

由於上述的限製
，在商業上沒有很多DC/DC變換器能夠處理很寬的輸入電壓範圍，但少數“超寬”4:1輸入的變換器在給定的物理尺寸下典型處理不到 1/2的功率，這是與隻有2:1輸入電壓輸入範圍的變換器在相同尺寸下所處理的功率相比。另外，寬輸入變換器的轉換效率一般比2:1輸入變換器低 10%-25%。

在寬輸入範圍變換器中減少這種損失的一種方法是將變換器的調整功能從其隔離功能中分離出來，如圖1所(suo)示(shi)。在(zai)此(ci)圖(tu)中(zhong)
，變(bian)換(huan)器(qi)的(de)第(di)一(yi)級(ji)是(shi)非(fei)隔(ge)離(li)降(jiang)壓(ya)變(bian)換(huan)器(qi)，同(tong)時(shi)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)占(zhan)空(kong)比(bi)進(jin)行(xing)電(dian)壓(ya)調(tiao)整(zheng)功(gong)能(neng)。變(bian)換(huan)器(qi)的(de)第(di)二(er)級(ji)提(ti)供(gong)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)電(dian)壓(ya)調(tiao)整(zheng)的(de)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)功(gong)能(neng)，而(er)且(qie)一(yi)般(ban)還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)變(bian)比(bi)進(jin)行(xing)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)降(jiang)壓(ya)。這(zhe)就(jiu)是(shi)SynQor作為高效DC/DC變換器的領先者如何設計其所有的產品。

這種兩級設計的優勢是隻有第一級看到了輸入電壓的 寬kuan範fan圍wei。當dang寬kuan輸shu入ru電dian壓ya帶dai來lai的de損sun失shi必bi須xu要yao這zhe個ge第di一yi級ji承cheng擔dan時shi，但dan這zhe種zhong損sun失shi並bing不bu嚴yan重zhong，因yin為wei第di一yi級ji不bu需xu要yao隔ge離li變bian壓ya器qi。對dui於yu含han有you變bian壓ya器qi的de隔ge離li級ji，則ze無wu需xu麵mian對dui寬kuan輸shu入ru電dian 壓ya範fan圍wei。在zai這zhe種zhong兩liang級ji設she計ji中zhong，其qi輸shu入ru電dian壓ya作zuo為wei兩liang級ji方fang案an中zhong的de中zhong間jian總zong線xian電dian壓ya一yi直zhi是shi不bu變bian的de。這zhe就jiu允yun許xu隔ge離li級ji被bei優you化hua為wei單dan一yi工gong作zuo條tiao件jian
，而er且qie使shi得de隔ge離li級ji非fei常chang容rong易yi實shi現xian基ji於yu 同步整流的設計，這種同步整流設計可以極大地降低功耗。在隔離級效率地提升彌補在調整級發生的任何附加損失都大有幫助。
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圖2顯示了SynQor新係列產品IQ64係列8:1超寬輸入半磚DC/DC變換器。表2顯示了SynQor新係列產品的不同輸入電壓範圍。從表中 可以看出
，除了正常的2:1輸入範圍
，還有4:1輸入範圍的產品，甚至8:1輸入範圍的產品。對於3.3V輸出電壓的最大功率等級和典型效率也顯示在此表 中。盡管隨著輸入電壓範圍變寬，其功率等級和效率存在一些降低，但是並不非常明顯。這就是兩級拓撲方案對功率電路設計的結果。

除了能夠滿足不同輸入電壓範圍的需求，SynQor工業級DC/DC變換器InQor係列是全密封設計

，非常堅固，能夠應用於苛刻的環境，而這種環境時常伴隨著有如此挑戰性技術要求的係統。