淺談高功率密度電源設計（三）

        我們在開始設計電源產品時，會根據電源功率/輸入輸出電壓選擇拓樸。 除了之前介紹的外，電路拓樸很多。有反激拓撲正激，雙管反激，LLC准諧振、推挽，半橋、雙管正激，全橋等。常用拓樸簡單對比如下：



                            表一 常用拓樸簡單對比

         在高電壓高功率應用，拓樸相對更複雜。常用的PFC和逆變電路中，使用1200V器件相對於用650V器件去設計會簡單很多



        選定拓樸後，接下來需要確定開關頻率。更高的開關頻率可以減少電源的體積和重量，而占電源體積和重量最大的是磁性元件和被動元件。現代開關電源中磁性元件和被動器件占開關電源的體積約30%，重量約40%，損耗 約30%。根據電磁感應定律有
                                                              U=N*Ae*ΔB*f

        式中 U－變壓器施加的電壓；N－線圈匝數；Ae－磁芯截面積；ΔB－磁通密度變化量；f－變壓器工作 頻率。

        在頻率較低時，ΔB 受磁性材料飽和限制。由上式可見，當 U 一定時，要使得磁芯體積減少，匝數和磁芯截面積乘積與頻率成反比，提高頻率是減少電源體積的主要措施。

        那麼如何提高開關頻率呢？這是開關電源出現以來無數科技工作者主要研究課題。近年來，在一些追求功率效率的電力電子應用的推動下，以碳化矽和氮化鎵（GaN）為代表的半導體技術發展迅速。碳化矽（SiC）器件具有比傳統的矽（Si）器件具有更多優勢，包括更高的開關頻率，更低的工作溫度，更高的電流和電壓容量，以及更低的損耗，進而可以實現更高的功率密度、可靠性和效率。如下圖

           安森美是“端到端”的 SiC 供應商，涵蓋從基板到模塊的整個流程。憑藉我們垂直整合的端到端供應鏈和 SiC 產品的出色效率，我們為客戶提供所需的供應保證，以支持未來快速增長的市場。

         安森美總共推出超過120款SiC二極體和上百款SiC MOSFET，工作電壓從650 V到1700 V不等，並提供多種封裝選項。最新的SiC器件已到第三代產品，均採用平面工藝，1200V系列主推的是M3S高速系列，將來也會推出溝槽型的M4系列

        SiC有助於變革性地優化電源設計，滿足大數據時代電源小型化、高效化的要求。安森美在SiC領域處於領先地位，為客戶提供多種電壓等級的高能效、高性能SiC MOSFET、SiC二極體、全SiC模塊和混合SiC模塊，配合安森美針對SiC優化的門極驅動器、傳感、隔離和保護IC等周邊器件和應用支援，幫助設計人員在性能、能效、尺寸、成本、控制難度之間做出最佳的權衡取捨。

請掃描左側二維碼，查看更多的電源方案