浅谈高功率密度电源设计（三）

        我们在开始设计电源产品时，会根据电源功率/输入输出电压选择拓朴。 除了之前介绍的外，电路拓朴很多。有反激拓扑正激，双管反激，LLC准谐振、推挽，半桥、双管正激，全桥等。常用拓朴简单对比如下：



                            表一 常用拓朴简单对比

         在高电压高功率应用，拓朴相对更复杂。常用的PFC和逆变电路中，使用1200V器件相对于用650V器件去设计会简单很多



        选定拓朴后，接下来需要确定开关频率。更高的开关频率可以减少电源的体积和重量，而占电源体积和重量最大的是磁性元件和被动元件。现代开关电源中磁性元件和被动器件占开关电源的体积约30%，重量约40%，损耗 约30%。根据电磁感应定律有
                                                              U=N*Ae*ΔB*f

        式中 U－变压器施加的电压；N－线圈匝数；Ae－磁芯截面积；ΔB－磁通密度变化量；f－变压器工作 频率。

        在频率较低时，ΔB 受磁性材料饱和限制。由上式可见，当 U 一定时，要使得磁芯体积减少，匝数和磁芯截面积乘积与频率成反比，提高频率是减少电源体积的主要措施。

        那么如何提高开关频率呢？这是开关电源出现以来无数科技工作者主要研究课题。近年来，在一些追求功率效率的电力电子应用的推动下，以碳化硅和氮化镓（GaN）为代表的半导体技术发展迅速。碳化硅（SiC）器件具有比传统的硅（Si）器件具有更多优势，包括更高的开关频率，更低的工作温度，更高的电流和电压容量，以及更低的损耗，进而可以实现更高的功率密度、可靠性和效率。如下图

           安森美是“端到端”的 SiC 供应商，涵盖从基板到模块的整个流程。凭借我们垂直整合的端到端供应链和 SiC 产品的出色效率，我们为客户提供所需的供应保证，以支持未来快速增长的市场。

         安森美总共推出超过120款SiC二极管和上百款SiC MOSFET，工作电压从650 V到1700 V不等，并提供多种封装选项。最新的SiC器件已到第三代产品，均采用平面工艺，1200V系列主推的是M3S高速系列，将来也会推出沟槽型的M4系列

        SiC有助于变革性地优化电源设计，满足大数据时代电源小型化、高效化的要求。安森美在SiC领域处于领先地位，为客户提供多种电压等级的高能效、高性能SiC MOSFET、SiC二极管、全SiC模块和混合SiC模块，配合安森美针对SiC优化的门极驱动器、传感、隔离和保护IC等周边器件和应用支援，帮助设计人员在性能、能效、尺寸、成本、控制难度之间做出最佳的权衡取舍。

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