【導(dǎo)讀】開關(guān)電源（SMPS）作為一種成熟電源解決方案，能夠?qū)⒔涣麟娋W(wǎng)電能高效轉(zhuǎn)換為適用于終端負(fù)載的直流電能。這類電源通常采用兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換架構(gòu)，因此提升整體能效始終是設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵目標(biāo)。常見能效優(yōu)化手段包括選用性能更優(yōu)異的功率開關(guān)器件，或采用先進(jìn)的控制策略。此外，針對(duì)不同工作條件選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也至關(guān)重要。本文將介紹開關(guān)電源的基礎(chǔ)知識(shí)，并重點(diǎn)闡述安森美（onsemi）所提供的特色產(chǎn)品與解決方案。

框圖 - SMPS

框圖 - SMPS（橋式 PFC + 反激式轉(zhuǎn)換器）

框圖 - SMPS（圖騰柱 PFC + LLC 諧振轉(zhuǎn)換器）

易于使用的 SMPS 矩陣

安森美SMPS 矩陣（表 1） 提供了一系列全面的電源管理方案， 可根據(jù)各類應(yīng)用場景進(jìn)行定制， 覆蓋的功率范圍從 5W 到 3kW 以上。 例如， 其中包含專為以下應(yīng)用配置設(shè)計(jì)的控制器、 柵極驅(qū)動(dòng)器及開關(guān)器件：功率因數(shù)校正 (PFC)、 有源鉗位反激 (ACF)、 準(zhǔn)諧振反激 (QR) 及同步整流控制器 (SRC)。 這些方案經(jīng)過優(yōu)化， 能實(shí)現(xiàn)可靠且高效的電能轉(zhuǎn)換， 可滿足從低功率 USB-C PD 設(shè)計(jì)， 到高功率工業(yè)與通信應(yīng)用的各類需求。

通過采用碳化硅 (SiC) 和增強(qiáng)型氮化鎵 (iGaN) 等先進(jìn)技術(shù)， 安森美確保 SMPS 矩陣方案能為各類電源管理需求提供出色的性能與能效。

表 1： 安森美“易于使用”的 SMPS 矩陣

圖 1：各功率等級(jí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用

SMPS 參考設(shè)計(jì)

安森美提供品類豐富的開關(guān)模式電源 (SMPS) 方案， 可滿足從 65W 到 3kW 以上的各類功率需求。 產(chǎn)品系列涵蓋控制器、 柵極驅(qū)動(dòng)器、 MOSFET 和先進(jìn)的寬帶隙 (WBG) 材料器件（SiC、 GaN 等） ， 旨在為多種應(yīng)用場景提供高能效、高可靠性與高性能， 包括 USB-C PD、 工業(yè)電源及云服務(wù)器電源。

3kW EliteSiC 圖騰柱 PFC + LLC PSU

?高功率密度拓?fù)?- 圖騰柱 PFC＋ LLC

?Vin = 85V-264V， Vout = 54V， Iout = 55.5A

?PFC 效率： 100% 負(fù)載時(shí) > 98%

?系統(tǒng)峰值效率： 115VAC 時(shí) > 94%； 230VAC 時(shí) > 96%

?PCBA 尺寸： 280mm x 110mm x 38mm

?精選產(chǎn)品： 多模式 TP PFC NCP1681、 帶 SR 控制器的 LLC NCP4390、 隔離式半橋柵極驅(qū)動(dòng)器 NCP51561、 650V SiC MOSFET NTHL045N065SC1

?應(yīng)用：工業(yè) PSU

1 kW 通用輸入 48V 輸出電源

?高效圖騰柱 CCM PFC + HF LLC

?Vin = 90-265VAC， Vout = 48V， Iout = 21A

?滿載效率：在 110VAC 和 230VAC 輸入下，分別為 92.5%和 95.4%

?PCBA 尺寸： 328mm x 93mm x 50mm

?功率密度： 10.74W/in^3

?精選產(chǎn)品： TP PFC NCP1681、 LLC NCP13994、 iGaN NCP58921、 NCP58920 和 SR 控制器 NCP4306

?應(yīng)用： 計(jì)算電源、工業(yè) PSU

圖 2： 3 kW 圖騰柱 PFC + LLC PSU 評(píng)估板

圖 3： 1 kW 48V 輸出電源評(píng)估板