DCDC 模块电源发展趋势PPT课件
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《DCDC电源电路经验》课件
通信系统中的DCDC电源电路
应用背景：通信系统中需要稳定的电源供应 功能：为通信设备提供稳定的电源 特点：高效率、低噪声、高可靠性 应用实例：基站、路由器、交换机等通信设备中的DCDC电源电路
工业控制中的DCDC电源电路
应用领域：工业自 动化、机器人、数 控机床等
功能：提供稳定、 可靠的电源输出
线性DCDC电源电路：优 点是输出电压稳定，缺点 是效率低
开关DCDC电源电路：优 点是效率高，缺点是输出 电压可能不稳定
应用：广泛应用于各种电 子设备，如手机、电脑、 家电等
DCDC电源电路设计
输入输出电压范围
输入电压范围：通常为10-30V
电压精度：一般要求达到±2%或更 高
添加标题
添加标题
DCDC电源电路的控制策略
电压控制模式
优点：简单易行，易于实现
电压控制模式：通过控制输 出电压来调节电源输出
缺点：输出电压可能不稳定， 需要额外的稳压措施
应用：适用于对输出电压要 求不高的场合
电流控制模式
电流模式：通过 控制电流来调节 输出电压
电压模式：通过 控制电压来调节 输出电流
混合模式：结合 电流模式和电压 模式，实现更精 确的控制
法规要求：满足日 益严格的环保和能 效法规要求
应用领域：拓展新 的应用领域，如电 动汽车、可再生能 源等
THANK YOU
汇报人：
减小体积：宽禁带半导体材料可以减小电源电路的体积，提高便携性
提高可靠性：宽禁带半导体材料可以提高电源电路的可靠性，延长使用寿命
降低成本：随着技术的发展，宽禁带半导体材料的成本有望降低，进一步推动其在电源 电路中的应用
未来挑战与展望
技术挑战：提高转 换效率、降低功耗、 提高稳定性等
电力电子技术课件DCDC变换器
I0
I2
2
I1
(3.2.8)
I1I0U2dLTS D(1D)
电力电子技术课件DCDC变换器
4.1.1 Buck变换器
电感电流iL临界连续状态：
变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由 I1I0U2dLTSD(1D)
可得维持电流临界连续的电感值L0为：
Lo
UdTS 2I0B
D(1D)
即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ：
对于日本、美国等国家，使用60Hz工频，计取方式只需把上述的50改为 60即可。
纹波电压通常用有效值或电峰力值电子表技术示课。件DCDC变换器
4.1.1 Buck变换器
纹波电压的危害
1、容易在用设备中产生不期望的谐波，而谐波会产生较多的危害；
2、降低了电源的效率；
3、较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用设备。
✓
U 0T 1S0 TSu0(t)d TttoST n1S U(d 0 toDu ndUddttT oSn 0d)t
ü 忽略器件功率损耗，即
输入输出电流关系为：
IO
Ud UO
Id
1 DId
电力电子技术课件DCDC变换器
降压电路及其波形图
4.1.1 Buck变换器
Buck变换器的可能运行情况：
实现电隔离，而在直流电机的调速装置中可不用变压器
隔离。
电力电子技术课件DCDC变换器
4.1 直流变换电路的工作原理
❖ 工作原理：图中T是可控开关，R为纯阻性负载。在时间 内当开关T接通时，电流经负载电阻R流过， R两端就有 电压；在时间内开关T断开时， R中电流为零，电压也变 为零。
✓ 电路中开关的占空比
《DCDC变换器》课件
提高电源系统的稳定性和 可靠性
降低电源系统的成本和维 护费用
提高电源系统的效率和性 能
提高电源系统的灵活性和 适应性
卫星电源系统：为 卫星提供稳定的电 源
航天器电源系统： 为航天器提供稳定 的电源
航空电子设备：为 航空电子设备提供 稳定的电源
导弹武器系统：为 导弹武器系统提供 稳定的电源
用于控制系统的电源供应 电机驱动和控制 传感器信号处理 工厂自动化设备的能源管理
数字化控制技术在DCDC变 换器中的应用
数字化控制技术的发展趋 势和挑战
软开关技术的概念：通过控制开关的导通和关断时间，实现开关的软切换，降低开关损耗。 软开关技术的分类：包括零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）和零电压零电流开关 （ZVZCS）。
软开关技术的应用：在DCDC变换器中，软开关技术可以提高变换器的效率和稳定性。
DCDC变换器广泛应用于各种 电子设备和电源系统中
它具有效率高、体积小、重 量轻等优点
实现直流电压的转换
为负载提供稳定的直流电压
添加标题
添加标题
用于分布式电源系统
添加标题
添加标题
提高电源利用效率和可靠性
按工作原理分类： 升压型、降压型 和升降压型
按输入输出电压 关系分类：隔离 式和非隔离式
按控制方式分类： 脉宽调制（PWM） 和脉冲频率调制 （PFM）
DCDC变换器的技 术发展
提高转换 效率：采 用新型拓 扑结构、 控制策略 等
降低损耗： 优化电路 设计、材 料选择等
提高稳定 性：采用 先进的控 制算法、 保护措施 等
提高可靠 性：采用 冗余设计、 故障诊断 等
提高集成 度：采用 模块化设 计、集成 电路等
《DCDC变换器》PPT课件
可控硅用于过压保护
• Dz稳压管、D1可控硅、R3偏置电阻
光耦过压保护框图（结合芯片）
参考电压
输出电压
UC3842 相应引脚
三极管
光耦
稳压管
MAX6495/6499/6397/6398
• 专用集成芯片控制MOS的门极
过流保护
• 限流型过流保护 • 减流型过流保护 • 节流型过流保护
– 传统的熔断保险丝/玻璃管 – 自恢复保险丝PPTC – PTC/NTC热敏电阻
引脚功能
• Pin4——定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数确定 • Pin8——5V基准电压输出端，具有50mA的负载能力
3842会关闭的情况
• Pin7电压过高或过低 • Pin1误差放大器输出电压低至1V以下 • Pin3脚电压高至1V以上
工作频率
f 1.72 RT CT
图腾驱动
• 多用于驱动MOS和IGBT • 提升电流提供能力，迅速完成对门极电荷的充电过程，利用两个管子交替导
通评分电流I，用以驱动更大的MOS或IGBT
MOS管的其他驱动
• IR2110等专用驱动芯片
PWM
驱动芯片
MOS/IGBT
UC3842典型电路图
UC3842典型电路图
类似型号的开关电源控制器
引脚功能
• Pin1——误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和 频率特性
• Pin2——反馈电压输入端，与误差放大器同相端的2.5V基准电压比较，产生 误差电压，从而控制脉宽
• Pin3——电压检测输入端，当检测电压超过1V时，缩小脉宽使电源处于间歇 工作状态
• Pin6——推挽输出端，内部为图腾柱式驱动，上升下降时间仅5型DC-DC控制器UC3842
DCDC电源模块的发展趋势
现状：分布式的电源系统应用的普及推广及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多，对其性能要求越来越高。
除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少，这样其平均无故障工作时间也越来越长，可靠性越来越好，因此如何开发设计出更高功率密度，更高转换效率，更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。
国际上相关技术发展情况技术水平：1. Galaxy pwr公司世界顶级、全桥自动复位硬开关ZVSZCS同步整流。
全部工作用微控制器MCU控制，效率94 ~95%。
2. Synqor两级并联，Buck+双互补forward同步整流微控制器，PWM IC和MCU IC控制，效率92~93%。
3. Glary第三代有源箱位，双互补forward并联，同步整流，效率92%，功率密度240W/in 3，1/4砖250W。
4. DIDT二次侧PWM控制的初级半桥及全桥。
ZVS，ZCS同步整流，效率91%。
5. Ericsson全桥硬开关ZVS，ZCS同步整流，效率93%。
6. VICOR第一代有源箱位，大功率输出高功率密度，89%效率。
7. Artesyn互补有源箱位Push-pull，效率90%，自偏置同步整流。
8. TYCO有源箱位forward，同步整流，世界DC/DC的主导商，世界标准的创立者。
9. Lambda有源箱位P-沟MOSFET有源箱位，自偏置同步整流。
10. IPD公司第二代有源箝位自偏置同步整流效率90.5%。
总结上述调研我们可以看到，半导体技术进步是DC/DC技术变化的强大动力。
（1） MOSFET的技术进步给DC/DC模块技术带来的巨大变化，同步整流技术的巨大进步。
（2） Schottky技术的进步。
（3）控制及驱动IC的进步a. 高压直接起动b. 高压电平位移驱动取代变压器驱动c. ZVS，ZCS驱动器贡献给同步整流最佳效果。
DC-DC电源 实用电源分析设计与制作 教学PPT课件
图4-16 5V DC-DC变换器电路
实用电源分析设计制作 2020年12月18日
38
（一）任务实施器材
1）降压型5V DC-DC变换器电原理图一份，如图 4-16所示。
2）元器件清单如表4-1所示，实验板（应包括任 务要求所需的元件器）。
3）每组配备示波器和数字式万用表各一只。 4）元件器手册。
选。
4）振荡频率：52kHz。 5）转换效率：75%～88%（不同电压输出时的效率不同）。 6）控制方式：PWM。 7）工作温度范围：-40℃～+125℃。 8）工作模式：低功耗/正常两种模式可外部控制。 9）工作模式控制：TTL电平兼容。 10）所需外部元件：仅四个（不可调）或六个（可调）。 11）器件保护：热关断及电流限制。 12）封装形式：TO-220或TO-263。
2020年12月18日实用电源分析设计制作12421lm2576芯片介绍lm2576系列是美国国家半导体公司生产的3a电流输出降压dcdc变换电路它内含固定频率振荡器52khz和基准稳压器123v并具有完善的保护电路包括电流限制及热关断电路等利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电lm2576芯片的升级型号是lm25962020年12月18日实用电源分析设计制作132020年12月18日实用电源分析设计制作14图45lm2576芯片内部结构12封装形式
⑥脚：电源输出端。
⑦脚：负载峰值电流取样端，当⑥、⑦脚之间电压 超过300mV时，芯片将启动内部过流保护功能。
⑧脚：驱动管VT2集电极引出端。
实用电源分析设计制作 2020年12月18日
6
图4-2 升压式DC-DC变换电路
实用电源分析设计制作 2020年12月18日
7
电路的输入电压为12V，输出电压为28V，输出电 流可达175mA。
DCDC工作原理介绍课件PPT模板
1.两种开关状态
VG>0, T管导通,D阻断 To n DTS
1.两种开关状态 VG=0, T管阻断
T of f T ST on (1D )T S
Thank you.
演讲结速，谢谢观赏！
PPT常用编辑图使用方法
1.取消组合
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3.调整大小
选择您要用到的图标单击右键选择“ 取消组 合”
（1）开关管T和二极管D从导通变为阻断，或从阻断变为导通的 过渡过程时间均为零；
（2）开关器件的通态电阻为零，电压降为零。断态电阻为无限 大，漏电流为零；
（3）电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件； （4）线路阻抗为零。电源输出到变换器的功率等于变换器的输
出功率。
VSIS VOIO
2. 降压原理 对开关管T加驱动信号VG ,开关周期为TS
输出电压的直流平均值
V O C o 2 10 2 v E d ( O t) 2 1 V S 2 1 V S 2 D D s (V -2 3
变压比为M
V O M S D V S V V S/2(-3)
将（3-2），（3-4）代入到（3-1）中
V E(O t) D S V n 12 n V SsinnD )(co nts )((-3 5)
VO2VS
TToofnfVS
DSV
EO V S iD 0 iL iS
VG>0, T管导通 To n DTS
EO 0 iD iL
VG=0, T管阻断
T of f T ST on (1D )T S
输出电压
E(O t)C 0 ancon st)((3 -1) n 1
n次谐波幅值 a n2 n V Ssin n 2 ) (2 n V Ssin nD )((-3 4)
DCDC模块电源发展趋势
DCDC模块电源发展趋势
DC-DC模块电源，是将直流电压转换成另一个直流电压的线性变压器，电源模块常用来转换不同电压电平，满足各种系统的电源要求。
本文将就DC-DC模块电源的发展趋势进行深入的分析。
首先，随着电力需求的不断增加，节能和环保已经成为一种社会趋势，节能和环保的要求也促进了研发和应用DC-DC模块电源的发展。
DC-DC模
块电源的能效比要高于传统电源，可以有效减少系统的能耗，实现电力节约，降低系统的环境污染，达到节能和环保的效果。
其次，随着信息技术的发展，越来越多的设备需要高效率、低成本的
电源解决方案，有利于DC-DC模块电源在信息技术中的应用。
DC-DC模块
电源具有良好的调节性和可编程特性，可以实现对系统调整、节能优化和
其它功能的控制，确保系统的运行可靠性。
因此，可以应用在有源无线基站、无线热点和信息处理系统等领域。
再次，如今的笔记本、智能手机和平板设备等都在进行小型化、轻薄
化和功能集成的设计，这需要DC-DC模块电源具有更低的成本、更低的静
态和动态功耗，同时要求模块应具有更低的体积和低成本的解决方案。
最后，随着技术的发展。
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9/27/2020
Contents
First. History of DC/DC Module Second. Marketing information Third. Technology & Products Fourth. Summary
9/27/2020
Third. Technology & Products
1、Resonant Tech2: Vicor Patent, US4415959 Patent Expired
9/27/2020
Third. Technology & Products
1、Resonant Tech3: LLC resonant
9/27/2020
Third. Technology & Products
DC/DC Module Technology and Trend
2008-10-20
9/27/2020
Contents
First. History of DC/DC Module Second. Marketing information Third. Technology & Products Fourth. Summary
2、Active Clamp: G1 Vicor patent，US4441146，Apr.3,1984 Patent Expired ；
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Active Clamp: drive from Active clamp G1 Gores/Tyco/Lucent patent，US5303138
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Advanced PCB Material 1)super thin PCB Fr4_24um,16um,8um Copper foil_2oz buried resister and capacitor
9/27/2020
First. History of DC/DC Module Second. Marketing information Third. Technology & Products Fourth. Summary
9/27/2020
Second. Marketing information
From Market forecast: Eighth /Sixeteen brick rise Others fall
9/27/2020
Third. Technology & Products
9/27/2020
Third. Technology & Products
Second: Product
1、1/8 B-rick——>1/16 Brick——>1/32 Brick
Reference: Digital Control Technologies for Modular DC-DC Converters
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Active Clamp: G2 IPD patent，US5781420/6278621，Jul.14,1998
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Active Clamp: G3 US6239989，May，29，2001；
First: Topology
1、Resonant Tech1: forward resonant Lm & C resonant
Old tech：fsw low，or else power loss much larger
9/27/2020
Third. Technology & Products
9/27/2020
First. History of DC/DC Module
1、Vicor：first full brick module
9/27/2020
First. History of DC/DC Module
2、Lucent : first half brick module before 20 years
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Digital control
9/27/2020
Third. Technology & Products
Easy to comunication : BUS<->POL BUS<->BUS
9/27/2020
Third. Technology & Products
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Two stage 1
Key Technologies: Two-stage buck and current-driven push-pull converter topology, synchronous rectifiers, ZVS and ZCS on output rectifiers, PCB , magnetics. (Synqor patent )
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Two stage 2 1)fsw of second stage is larger 2)fixed frequency resonant
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Two stage 3： Pre regulator+LLC resonant，fsw=?MHZ
Third. Technology & Products
2)high thermal conductivity coefficient FR4:0.2-0.3 RT1755:0.6-0.7 Arlon99:1.0
9/27/2020
First. History of DC/DC Module
3、Then 1/4、1/8 brick
9/2 Module
4、1/16 brick before one or two years
9/27/2020
Contents
Contents
First. History of DC/DC Module Second. Marketing information Third. Technology & Products Fourth. Summary
9/27/2020
Third. Technology & Products
1、Resonant Tech2: Vicor Patent, US4415959 Patent Expired
9/27/2020
Third. Technology & Products
1、Resonant Tech3: LLC resonant
9/27/2020
Third. Technology & Products
DC/DC Module Technology and Trend
2008-10-20
9/27/2020
Contents
First. History of DC/DC Module Second. Marketing information Third. Technology & Products Fourth. Summary
2、Active Clamp: G1 Vicor patent，US4441146，Apr.3,1984 Patent Expired ；
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Active Clamp: drive from Active clamp G1 Gores/Tyco/Lucent patent，US5303138
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Advanced PCB Material 1)super thin PCB Fr4_24um,16um,8um Copper foil_2oz buried resister and capacitor
9/27/2020
First. History of DC/DC Module Second. Marketing information Third. Technology & Products Fourth. Summary
9/27/2020
Second. Marketing information
From Market forecast: Eighth /Sixeteen brick rise Others fall
9/27/2020
Third. Technology & Products
9/27/2020
Third. Technology & Products
Second: Product
1、1/8 B-rick——>1/16 Brick——>1/32 Brick
Reference: Digital Control Technologies for Modular DC-DC Converters
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Active Clamp: G2 IPD patent，US5781420/6278621，Jul.14,1998
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Active Clamp: G3 US6239989，May，29，2001；
First: Topology
1、Resonant Tech1: forward resonant Lm & C resonant
Old tech：fsw low，or else power loss much larger
9/27/2020
Third. Technology & Products
9/27/2020
First. History of DC/DC Module
1、Vicor：first full brick module
9/27/2020
First. History of DC/DC Module
2、Lucent : first half brick module before 20 years
9/27/2020
Third. Technology & Products
2、Digital control
9/27/2020
Third. Technology & Products
Easy to comunication : BUS<->POL BUS<->BUS
9/27/2020
Third. Technology & Products
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Two stage 1
Key Technologies: Two-stage buck and current-driven push-pull converter topology, synchronous rectifiers, ZVS and ZCS on output rectifiers, PCB , magnetics. (Synqor patent )
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Two stage 2 1)fsw of second stage is larger 2)fixed frequency resonant
9/27/2020
Third. Technology & Products
3、Two stage 3： Pre regulator+LLC resonant，fsw=?MHZ
Third. Technology & Products
2)high thermal conductivity coefficient FR4:0.2-0.3 RT1755:0.6-0.7 Arlon99:1.0
9/27/2020
First. History of DC/DC Module
3、Then 1/4、1/8 brick
9/2 Module
4、1/16 brick before one or two years
9/27/2020
Contents