电源IC技术新突破 ZVS技术降压稳压器诞生

随着信息化社会的日新月异，包括计算机、通讯系统、医疗器械、一般家电产品和工业产品等在内的电子设备日益普及、发展神速，电源作为其中一个重要的组成部分，也越来越受到重视。由于电子设备多样化的发展，对电源的需求也日益复杂，对稳压电源的转换效率、体积、重量等的要求也日益提高。这样，开关电源便应运而生了。

近年来开关电源技术有了飞速的发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术三个发展阶段。功率半导体器件从双极型器件(BPT、SCR、GTO)发展为MOS型器件(功率MOSFET、IGBT、IGCT等)，使电力电子系统有可能实现高频化，并大幅度降低导通损耗，电路也更为简单。自上世纪80年代开始，高频化和软开关技术的开发研究，使功率变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。

这些进步一直以来都是在芯片外部来设计完成的。现在，随着工艺技术的进步，电源IC技术也获得了空前的发展。Vicor公司推出了Picor PI33XX Cool-Power ZVS降压稳压器系列，这高效率的负载点DC-DC稳压器，为板级设计师提供最高的功率密度及设计灵5活性。PI33XX系列集成了高性能零电压开关(ZVS)拓扑，增加了点负载性能，提供业界一流的效率，峰值效率高达98%。

Vicor营销和业务发展副总裁Robert Gendron说：“Picor PI33XX Cool-Power ZVS降压稳压器系列允许设计师在板上实现高性能的点负载点电源；负载点降压稳压器内集成ZVS软开关拓扑，创建了行业新的性能标准。结合Vicor各种功率传输至板上的方案，我们正在实现整个配电链，从输入直至点负载的最佳效率。”

降压稳压器的关键要求通常是尺寸和效率。由于印刷电路板(PCB)面积弥足珍贵，设计人员基本上都不太愿意分配额外的空间给功率设计方案。此外，由于单片机和数字信号处理器(DSP)不断推陈出新，电路板设计方案也不断升级，尽管功率有所增加，但产品尺寸却不能增大了。因此，高密度稳压器便顺着最新IC集成技术、MOSFET及封装工艺的改良而不断发展。纵使这样，这些稳压器还是无法满足新系统的应用要求，尤其是系统内部的功率密度正日益提高。其主要原因是开关损耗阻碍稳压器MOSFET的内部性能。

导致稳压器MOSFET开关损耗主要原因是：高电平端MOSFET导通、米勒栅极电荷以及体二极管传导损耗。高电平端MOSFET导通时，正好是稳压器MOSFET进行最高电压和电流开关的时候，由此带来最大功率损耗。随着转换或稳压的输入电压的增高，这些损耗将进一步放大。

输入电压越高，主MOSFET的电压也就越高，导通损耗也就越大。这些开关损耗将阻碍整个功率系统的发展，无法取得突破性的进展。Vicor首席应用工程师ChrisSwartz举例说，“在工业流程控制系统中，要想将24V稳压至3.3V，需要通过两级降压稳压器：首先，将24V电压转换到12V；然后，再将12V电压转换到3.3V。相反，有些稳压器只需要一次转换，如PI33XX，可以直接将24V电压转换到3.3V，不仅提高效率，而且大幅降低成本，缩小空间，并提高可靠性。”