現(xiàn)代通信電源模塊（磚型）中使用的直流/直流變換器, 中低功率應(yīng)用 (15W～100W)通常是使用低成本單端正激或反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計的，而推挽式,、半橋和全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在較高功率的應(yīng)用 (100W～1000W+) 中比較流行。
　　新出現(xiàn)的混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，例如降壓饋電推挽變換器（與推挽隔離級相聯(lián)的高電壓降壓級）,，具備可在各種功率變換應(yīng)用中使用的優(yōu)點(diǎn)。一種稱為中間總線結(jié)構(gòu) (IBA) 的最新通信分布式總線標(biāo)準(zhǔn),使用低成本的未調(diào)整（開環(huán)）中間總線變換器 (IBC) 將  48V 的通信總線轉(zhuǎn)換為 +12V 中間總線,，從而允許使用低成本的負(fù)載點(diǎn) (POL) 模塊簡化主板對電源的要求,。這些小型 POL 模塊是最新開發(fā)的，由大多數(shù)模塊電源制造商推出,，采用單列直插式封裝 (SIP) 和表面貼裝器件封裝 (SMD),，為需要多個低電壓電源的系統(tǒng)負(fù)載供電提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方式。
　　另一方面,，半導(dǎo)體供應(yīng)商正在使 OEM 電源系統(tǒng)設(shè)計人員能夠?qū)⒌统杀镜木o湊隔離式電源作為 POL 模塊的替代品, 直接嵌入主板和線卡中,。新型高度集成的高電壓 (100V) 電源 ASIC（例如，LM5030 推挽 PWM,，和 LM5041 串聯(lián) PWM 控制器）,，可以使外部組件的數(shù)量最少化，以及使這些電源所需的印刷電路板面積最小化,。
　　單輸出 VoIP 電源變換器
　　Voice-Over-IP (VoIP) 直流-直流通信電源,通常在分布總線的前端使用單輸出高功率變換器（典型值為 250W～500W）,，以便將分布式電壓范圍從典型的 36～72V 減小到 43V～57V。這為其后加載的所有下行變換器提供了單級安全隔離和故障保護(hù),，并且減少了濾波所需的成本高昂的大容量電容器,還保持了較窄的分布式總線的電壓范圍,。
　　許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都可以直接應(yīng)用于單輸出 VoIP 變換器：反激、SEPIC,、正激,、半橋,、全橋、推挽等,?？梢杂糜诖说淖詈唵蔚耐?fù)浣Y(jié)構(gòu)是反激變換器，但它有許多缺點(diǎn),。其中一點(diǎn)就是反激變換器中的輸入和輸出電流是不連續(xù)的,，這導(dǎo)致較高的輸入和輸出紋波電流，使濾波成為問題,。此時可以使用具有較大紋波電流額定值的陶瓷電容器,，但它們較昂貴，特別是 50V 耐壓的,。鋁電解電容器非常便宜,，但需要很多這樣的電容器才能達(dá)到合理的紋波電流額定值。用于這種場合的反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個缺點(diǎn)是變壓器比較大,，因?yàn)樗蔫F心要流過直流通量,，并且 MOSFET 上的電壓應(yīng)力非常高。其他單端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（例如,，SEPIC 和 Cuk）也同樣有這些缺點(diǎn),。


　　考慮到正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，除了具有連續(xù)輸出電流的優(yōu)點(diǎn)之外,，它有與反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相類似的缺點(diǎn),，例如，較高的輸入紋波電流,、較高的 MOSFET 電壓應(yīng)力,、在變壓器鐵心中具有直流通量，另外,，它需要額外的結(jié)構(gòu)來使鐵心復(fù)位,。半橋、全橋和推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是交錯式正激變換器的變體,，可以在稍為增加復(fù)雜性和成本的情況下,，減輕正激變換器帶來的許多問題。


　　與全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,，半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有一定的成本優(yōu)勢，只需驅(qū)動兩個功率 MOSFET ,，而不是四個,，但這優(yōu)勢被需要額外的總線分壓電容器抵消了。半橋和全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效利用變壓器鐵心（無直流通量）,，但代價是需要下位和上位功率 MOSFET驅(qū)動器,。推挽變換器無需上位驅(qū)動器,，但需要具有初級側(cè)中心抽頭的隔離變壓器，這會增加成本,，并使變壓器設(shè)計和印刷電路板布局復(fù)雜化,。全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具備的優(yōu)點(diǎn)是： FET 的最大電壓應(yīng)力僅僅等于輸入電壓 (Vin)，而推挽和正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的最大電壓應(yīng)力則是 Vin 的幾倍,。推挽變換器中 FET 的電壓額定值是橋式變換器的兩倍,。FET 導(dǎo)通電阻 (RDSon) 比半橋變換器中的使用相同晶片尺寸的FET大四倍。但是半橋變換器將具有兩倍的電流,，因此,，導(dǎo)通損耗保持相同，所以橋式或推挽變換器要產(chǎn)生等量的導(dǎo)通損耗所需的功率MOSFET的硅片面積（或成本）相同,。
　　比較等有效占空比的橋式變換器,，半橋變換器的初級電流將是全橋變換器的兩倍。但是全橋變換器需在每個初級電流路徑中使用兩倍的功率FET,。如果在全橋和半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中使用相同的 FET,，并且半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)每個橋臂上并聯(lián)兩個 FET，則兩個橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 FET導(dǎo)通損耗相同,。請注意,，對于橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)變換器中的初級測 FET 占空比相等時,，二次側(cè)波形完全相同,。
　　由于推挽變換器具有眾多單端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（例如，反激和 SEPIC）不具備的優(yōu)點(diǎn),，并且由于與橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同的是,，它無需對功率 MOSFET 進(jìn)行電壓位移高端驅(qū)動，所以它是 VoIP 應(yīng)用的首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。
　　例如,，LM5030 是一種 PWM 控制器，它提供了完整的電流模式 PWM 控制器,，采用小型 10 管腳封裝,，通過集成大多數(shù)通常分散實(shí)施的電路功能，大幅簡化了推挽變換器的設(shè)計,。特點(diǎn)包括高電壓啟動調(diào)整器（14V~ 100V 輸入）,，高速（總傳播延遲 <100nS），雙模式限流,，雙驅(qū)動器,，熱關(guān)機(jī)、軟啟動和斜率補(bǔ)償。
　　圖 1 給出了基于典型 LM5030 的 VoIP變換器的示意圖,。輸出電壓是 50V (5A),，可以實(shí)現(xiàn) 90% 的效率，開關(guān)頻率為 200 kHz,。

圖 1,，VoIP 應(yīng)用中的推挽變換器

　　多輸出 DSL 電源
　　在數(shù)字用戶線路 (DSL) 應(yīng)用中，將使用具有多輸出變壓器的更復(fù)雜的低功率（范圍是 50W～100W）電源,。此電源可以將范圍是  36 ～  72V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換到 +/- 12V（對于模擬放大器和線路驅(qū)動器電源）,，以及CPU、I/O,、邏輯和高速數(shù)字 ASIC 電源（典型值為 +5V,、+3.3V、+1.8V,、+1.5V 等）,。這些低電壓輸出需要嚴(yán)格的調(diào)整率，并且要求變換器的尺寸小,，效率高,。
　　多輸出變換器的設(shè)計可以考慮采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最簡單的就是反激變換器,，具有較低的實(shí)施成本的優(yōu)點(diǎn),，但很難調(diào)整多個輸出。通常,，調(diào)整單個最關(guān)鍵的主輸出,，其他輸出按照隔離變壓器相應(yīng)的匝數(shù)比進(jìn)行交叉調(diào)整。此方法存在多種問題,。尤其是,，除了在調(diào)整回路中的輸出以外，它非常難以在每一路輸出端獲得精確的電壓,，因?yàn)樵谠O(shè)計多輸出電源變壓器時使用的匝數(shù)比只是近似值,。此外，任何一路輸出上的瞬態(tài)負(fù)載影響將反映在所有其他負(fù)載上,。并且,，由于各變壓器繞組間存在漏電感，因此交叉調(diào)整的輸出的負(fù)載調(diào)整率將比較差,。這些問題可以通過將交叉調(diào)整的輸出電壓設(shè)置得稍稍大于所需值,，并在這些輸出上使用線性穩(wěn)壓器以設(shè)置精確的所需值來完全解決。但是此方法會以犧牲較大的效率為代價,。另一個設(shè)計方法將是使用單獨(dú)的直流/直流變換器來生成各種輸出,，但這比較復(fù)雜,，且價格非常昂貴。
　　一種更好的設(shè)計方法是將推挽級用作中間總線變換器 (IBC) 產(chǎn)生 12V 輸出,，對輸出多個精密低電壓的一系列高效同步降壓穩(wěn)壓器進(jìn)行供電。
　　圖 2 中顯示了此類型的 50W 六輸出 DSL 電源的示例,。使用 LM5030 推挽變換器隔離并將   48V 輸入轉(zhuǎn)換至 +/-12V（每個 1A）,，+12V 輸出經(jīng)一對 LM5642 雙同步控制器，產(chǎn)生四個電壓,；+3.3V @ 2.6A,、5V @ 1.2A、1.8V @ 1A 和 1.5V @ 7.7A,。此結(jié)構(gòu)可確保對所有輸出進(jìn)行有效穩(wěn)壓,，并且獲得良好的總體效率。

圖 2,，DSL 變換器：推挽 + 降壓穩(wěn)壓器

　　多輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)考慮因素（電流饋電推挽變換器）
　　板安裝多輸出電源 (BMP) 可以與使用 IBC 和 POL 模塊的全新通信分布式總線體系結(jié)構(gòu)相媲美,。單端反激和正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于低成本的多輸出電源模塊中，具有適度的效率和調(diào)整率規(guī)格,。若以稍稍高一點(diǎn)的成本在多路輸出上實(shí)現(xiàn)更高的效率和更好的交叉調(diào)整率,可以使用串級變換器（圖 3）,。通過取消使用輸出濾波電感器和電流檢測電阻器，可以提高調(diào)整率和降低復(fù)雜度,。

圖 3,，電流饋電推挽變換器

　　串接的“電壓饋電”降壓和推挽是一種切實(shí)可行的設(shè)計方法，但是,，可以移除幾個大型元件,，同時仍然保持串級方法的所有性能優(yōu)點(diǎn)。請注意,，在圖 3 中,，我們使用了兩個完整的 L-C 濾波器。其中可以去除降壓級電容器和推挽級電感器,，并且真正實(shí)現(xiàn)多個優(yōu)點(diǎn),。這里顯示的是電流饋電串級降壓級和推挽級。推挽級稱為“電流饋電”,，因?yàn)橹挥薪祲弘姼衅鞒洚?dāng)電流源,，饋送給推挽。在此情況下,，推挽開關(guān)需要在轉(zhuǎn)換時具有非常小的重疊,，以維持電感器的電流路徑。在電壓饋電中,，需要一段很小的死區(qū)時間,。
 　　串級電流饋電推挽變換器輸出電路與低成本的反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有相同的優(yōu)點(diǎn),，因?yàn)闊o需輸出濾波電感器。去除多路輸出電感器不僅可以減少成本和設(shè)計的復(fù)雜程度,，而且通過消除電感器連接電阻引起的電壓誤差(低電壓,、高電流輸出的主要問題)改善了交叉調(diào)整率。隨著以 50% 的占空比持續(xù)驅(qū)動推挽變壓器,，功率持續(xù)流向輸出,，從而優(yōu)化了變壓器鐵心利用率,減少了元件應(yīng)力和噪聲。交叉調(diào)整率比正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中更好一些,，因?yàn)槎噍敵龃壸儞Q器上的濾波器電容器并聯(lián)響應(yīng),，以提供瞬態(tài)負(fù)載功率要求。
　　作為串級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例,，LM5041 的四個控制輸出包括：降壓級控制（HD 和 LD）以及推挽級控制輸出（PUSH 和 PULL）,。推挽輸出以 50% 的占空比驅(qū)動，并且可以設(shè)置重疊時間（對于電流饋電應(yīng)用）或死區(qū)時間（對于電壓饋電應(yīng)用）,。LM5041 包含 15V 到 100V 輸入范圍操作的高電壓啟用調(diào)整器,。它設(shè)計用于高速功能，包括范圍高達(dá) 1 MHz 的振蕩器頻率以及低于 100ns 的總傳播延遲,。
　　從 2002 年到 2008 年,，由于電信需求不斷擴(kuò)展，推動電源裝置出貨量以每年 11.2% 的平均速度快速增長,。我們面臨的挑戰(zhàn)是如何迅速地以 較低的成本提供尺寸較小,、功率密度更高、電流容量更高以及可靠性更高的器件,。此外,，電信和其他行業(yè)的新型電源控制技術(shù)間的溝壑不是很大。汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向采用 42V 標(biāo)準(zhǔn),，只比電信標(biāo)準(zhǔn)低幾伏,。軍事/宇航和航空用電子設(shè)備一直采用 36V 總線，在其周圍形成一系列電壓尖脈沖,，因此它們需要能夠在 40V～70V 范圍內(nèi)操作的電源組件,。這使它自己適用于同一類型的電源變換控制器。我們可以預(yù)測,，可以處理 30V～100V 范圍的電源控制器也將滿足其他市場的需要,。如果我們能采用最嚴(yán)格的可靠性標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)于電信行業(yè)，則我們當(dāng)然可以滿足工業(yè),、汽車和其他高電壓,、高可靠性電源市場的要求。