同步整流技术提高了电源效率,但其意义远不只如此。它给电源模块带来了许多新的进步。下面以SYNQOR公司的电源模块为例进行介绍。
SYNQOR公司采用同步整流技术生产的电源模块,由于降低了功耗,达到了很高的效率(91%)。由于功耗的降低,在结构上实现了突破性的进步,取消了散热器,采用了无基板结构。在传统的开关电源模块中,基板是标准配置,是提供散热途径的重要部件,用来安装散热器。同时,将功率器件集中于基板上,与控制电路板分开,减小了发热元件对控制芯片的影响。SYNQOR公司的电源模块取消了基板和散热器。在相同通风条件下,一样能达到所需功率。这正是采用同步整流技术的成果。它有许多显著优点:
①由于基板结构复杂,控制电路板、散热器及磁芯元件的安装和焊接都需要人工,增加了故障可能性,降低了生产效率。基板结构要求功率元件与基板间必须保持良好绝缘,这正是传统开关电源容易产生故障的地方之一。
②采用同步整流技术后,可以使用无基板开放式结构。这样,更方便采用平面变压器等新技术,使用多层电路板上的铜箔布线作为线圈,磁芯直接嵌在多层电路板中,磁芯散热良好,多层电路板上的铜箔耦合紧密,最主要的是可以由先进加工设备自动化生产,实现了电源模块全部自动化生产,极大地提高了生产效率和可靠性。平面变压器与传统变压器相比,还能够实现高功率密度,真正达到小型化。
③此外,基板结构中要填充绝缘导热材料,增加了重量。带有基板和散热器的传统电源模块由于体积和重量大,抗震能力差,在电子设备的机架中阻碍空气流通,降低了风扇效能。而采用同步整流技术的SYNQOR电源模块是开放式结构,高度仅为10mm(04英寸),节约了机架空间,利于通风,方便控制板上其他芯片的散热;更高的功率密度使电源模块节约了在通信控制板上所占的空间;较低的功耗减少了分布式系统前端主电源的负担,节约了系统投资。
④采用同步整流技术后,增强了抗电磁干扰(EMI)的能力。由于减少了基板,所以原先存在于基板和接地间以及基板和元件间的寄生电容没有了,这些寄生电容带来的较大共模干扰也消失了,提高了电源抗电磁干扰的性能,如图2-37所示。
同步整流技术符合高效节能的要求,适应新一代芯片电压的要求,有着非常广阔的应用前景。但目前只有较少的公司掌握了该项技术,并且实现的成本也很高,而且还有很多应用领域未得到开拓。随着用于同步整流的MOSFET批量投入市场,专用驱动芯片的出现,以及控制技术的不断完善,同步整流将成为一种主流电源技术,逐步应用于广泛的工业生产领域
本文节选自《开关电源实用技术》，由镭之源激光电源收集整理
