2024 年 9 月至 11 月，德州儀器 2024 年電源設(shè)計研討會線上系列順利舉行。在系列直播中，來自德州儀器的技術(shù)專家介紹了廣泛的電源管理知識，以及德州儀器在電源管理領(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用。

本系列研討會聚焦眾多電源管理領(lǐng)域的熱點話題，介紹了跨電感穩(wěn)壓器 (TLVR)、線性穩(wěn)壓器 (LDO)、相移全橋轉(zhuǎn)換器 (PSFB)的基礎(chǔ)知識、特性和使用技巧，為大家全方位展示德州儀器電源管理領(lǐng)域的產(chǎn)品和技術(shù)。此外，我們還探討了基于 TI GaN 的優(yōu)化型臨界模式功率因數(shù)校正控制、如何使用傳統(tǒng)升壓控制器創(chuàng)建初級側(cè)調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器、基于系統(tǒng)權(quán)衡對三相工業(yè)系統(tǒng)的交流/直流電源轉(zhuǎn)換拓撲的比較，并揭秘了高壓應(yīng)用安規(guī)中的電氣間隙和爬電距離。這些內(nèi)容為工程師們進行高性能、高功率密度、具有成本效益的設(shè)計提供了靈感，助力開發(fā)出更加高效和可靠的電源管理系統(tǒng)，從而進一步推動電源發(fā)展。

系列直播精彩不斷

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技術(shù)分享異彩紛呈

德州儀器的技術(shù)專家們經(jīng)驗豐富，為研討會帶來諸多技術(shù)干貨的分享，讓我們一覽他們的風采吧！

冀玉丕

汽車電源設(shè)計團隊系統(tǒng)經(jīng)理

負責亞太區(qū)汽車的電源參考設(shè)計方案，多年來一直致力于直流轉(zhuǎn)直流和交流轉(zhuǎn)直流功率變換器電源設(shè)計解決方案的研究，擁有豐富的電源工作經(jīng)驗。

游聲揚

德州儀器系統(tǒng)經(jīng)理

游聲揚于 2012 年在美國德州大學(xué)奧斯汀分校取得博士學(xué)位。自 2010 年起加入德州儀器電源設(shè)計服務(wù)團隊。自 2022 年起擔任電源設(shè)計服務(wù)大功率電源團隊經(jīng)理。

高巍

德州儀器系統(tǒng)工程師

從業(yè)電源行業(yè)已十四年，目前為德州儀器 PDS auto team 的一名系統(tǒng)工程師，主要方向為車載 OBC 和 DC/DC。

郭德勝

德州儀器系統(tǒng)工程師

TI 技術(shù)委員會成員，2007 年碩士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2018 年加入德州儀器半導(dǎo)體，就職于電源技術(shù)服務(wù)團隊。TI 技術(shù)委員會成員，負責高功率電源的技術(shù)支持。精通圖騰柱無橋 PFC，高頻 LLC，電源的數(shù)字控制，GaN 器件應(yīng)用，和解決 EMI 問題，設(shè)計了多款服務(wù)器電源的參考設(shè)計。

張巍

德州儀器系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用經(jīng)理

負責隔離和非隔離柵極驅(qū)動器的路線圖和技術(shù)定義。他專注于高密度電源、高壓絕緣及其安規(guī)標準。

汪軍

德州儀器電源設(shè)計方案團隊系統(tǒng)工程師

德州儀器電源設(shè)計方案團隊系統(tǒng)工程師。有超過 15 年的電源研發(fā)，半導(dǎo)體電源系統(tǒng)方案設(shè)計以及客戶技術(shù)支持經(jīng)驗，主要負責工業(yè)和消費應(yīng)用市場的高能效高功率密度電源系統(tǒng)方案設(shè)計。

精選技術(shù)問答

在直播中，大家熱情滿滿，積極與我們的技術(shù)專家交流互動。我們也精選了一些技術(shù)問題，與大家一起分享和回顧。

Q1：LDO 的壓差控制在什么樣的范圍電源效率最高，性能最好？

單純從效率角度，在滿足大于 LDO 最小壓差的基礎(chǔ)上越低越好。但是還需考慮動態(tài)負載條件。此外還需要同時兼顧電源抑制比，噪音等。

Q2：關(guān)于內(nèi)層安規(guī)，對爬電/電氣間隙可能不適用，這塊的安規(guī)距離計算，有的可能按內(nèi)層減半處理，這樣合理么？

你理解的是對的，內(nèi)層的 PCB 距離可以降低污染等級加上 PCB 的作為絕緣材料的介電常數(shù)，具體的要參考 IPC2221 關(guān)于 PCB 絕緣的標準。

Q3：臨界導(dǎo)通模式 (CrM) PFC 的工作原理是什么？

臨界導(dǎo)通模式 (CrM) PFC，是指電感電流在每個開關(guān)周期的電流都剛好下降到 0A 的工作模式。但在實際應(yīng)用中，為了實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通 (ZVS)，還會有一定的負向諧振電流。臨界導(dǎo)通模式通過改變開關(guān)周期內(nèi)的 TON、TOFF、Trp 和 Trv，確保下面兩點：1.負向電流可以實現(xiàn)主開關(guān)的 ZVS ; 2.開關(guān)周期內(nèi)的平均電流正比于輸入電壓。從而同時實現(xiàn)了開關(guān)管的 ZVS 和輸入電流的 iTHD 接近于 0 的目的。

Q4：TLVR 的瞬態(tài)電流擺率通常由 Lc 設(shè)置，但如果 Lm 足夠低，那么 Lm 實際上會使 Lc 短路，使得瞬態(tài)性能更快，但這會產(chǎn)生非常大的電流紋波，導(dǎo)致效率受損。我的理解對嗎？

瞬態(tài)電流由 Lc 以及漏感設(shè)置，Lm 不會短路 Lc，只會短路對應(yīng)的耦合電感。而且該勵磁過程（短路）只會發(fā)生在其中的幾相，不會所有相同時勵磁。TLVR 和多相 BUCK 如果采用相同的參數(shù)（通過去/增 Lc 兼容），TLVR 的效率會低于多相 BUCK 只要是因為 Lc 側(cè)的電流回路帶來的損耗以及磁件磁損增加（工作在 N*fsw）。而當 TLVR 和多相 BUCK 滿足相同的瞬態(tài)參數(shù)時，兩者的效率實際上是差不多的。

Q5：在成本效益方面，Vienna , NPC , ANPC 和 FC 拓撲的對比如何？

三電平拓撲其無源器件會有顯著的降低，如果只需要單向的 PFC 整流，維也納拓撲具體最低的成本，無源器件和功率半導(dǎo)體成本也是最低的，同理，其他三電平拓撲比如 NPC, T 型，ANPC 三電平，無源器件成本會明顯降低，體積也會變小，功率密度更高，需要指出的是相比于其他三電平，飛跨電容三電平可以大大降低無源器件的成本和體積，更適合高功率密度的低成本的應(yīng)用。

Q6：PSFB 在高壓大功率應(yīng)用中如何實現(xiàn)零電壓開通 (ZVS)？有哪些因素影響 ZVS 的實現(xiàn)？

PSFB 主要依靠存儲在與變壓器相串聯(lián)的電感以及存儲在輸出電感上的能量來洩放開關(guān)管上電容的能量達到軟開關(guān)。影響 ZVS 的因素主要有三點：1.諧振槽在工作頻率區(qū)間為電感性阻抗；2.電感上存儲的能量是否高于開關(guān)管寄生電容存儲的能量；3.死區(qū)時間長短。