摘要：介紹vicordc/dc模塊的原理及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：dc/dc模塊 vicor模塊 zcs技術(shù) 電壓調(diào)節(jié)

1 引言

dc/dc模塊是目前電源產(chǎn)業(yè)中較為成熟的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外許多廠家都有其技術(shù)成熟、各具特色的品種、規(guī)格。dc/dc模塊的廣泛應(yīng)用，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品可靠性，為dc/dc、dc/ac產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)提供了有利條件。

vicor(懷格)公司是美國(guó)的專業(yè)模塊電源生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品最大特點(diǎn)是功率密度高、可靠性好。產(chǎn)品系列覆蓋10w～600w，輸入輸出隔離，使用方便，廣泛應(yīng)用于電信、工控、電力電子、軍工、三航等領(lǐng)域。第一代vicor模塊借以提高電源轉(zhuǎn)換效率的核心技術(shù)是zcs（零電流開(kāi)關(guān)）技術(shù)；第二代vicor模塊使用了zcs/zvs（零電流/零電壓開(kāi)關(guān)）技術(shù)，為通信專用48v輸入系列。二者原理相似，并且功能、管腳兼容,這里以現(xiàn)在市場(chǎng)上較多的vicor第一代模塊（vi－2xx、vi－jxx、mi－2xx、mi－jxx等）為例，介紹該類產(chǎn)品的原理及應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)。

2 vicor模塊介紹

2.1 原理簡(jiǎn)介

該dc/dc模塊電路結(jié)構(gòu)與通常的斬波dc/dc轉(zhuǎn)換器相似，可參考原理框圖（見(jiàn)圖1）及相關(guān)資料，這里不再贅述。

在原理上，vicor模塊區(qū)別于通常產(chǎn)品之處主要是它使用了軟開(kāi)關(guān)的zcs技術(shù)，見(jiàn)圖2。

通常的硬開(kāi)關(guān)斬波器波形近似為矩形波，即強(qiáng)迫開(kāi)關(guān)器件在電壓不為零時(shí)開(kāi)通，電流不為零時(shí)關(guān)斷，這樣在矩形波的邊沿就會(huì)因寄生參數(shù)而產(chǎn)生高頻振蕩，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增大，頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗越大；而vicor模塊應(yīng)用諧振技術(shù)，使開(kāi)關(guān)器件中的電流波形近似于半周期的正弦信號(hào)，這樣開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)刻都對(duì)應(yīng)零輸入電流（即開(kāi)關(guān)管電流），從而即使開(kāi)關(guān)頻率超過(guò)1mhz，開(kāi)關(guān)損耗也只占極小的百分比。高的開(kāi)關(guān)頻率、低的開(kāi)關(guān)損耗便產(chǎn)生了一系列優(yōu)點(diǎn)：功率密度高、傳導(dǎo)和輻射噪聲小、響應(yīng)快、轉(zhuǎn)換效率高等。

vicor模塊的另一特點(diǎn)是輸出電壓可在額定值基礎(chǔ)上，在5％到110％的范圍內(nèi)方便地調(diào)節(jié)(12v、15v是±10％)。電路原理參見(jiàn)圖3。

內(nèi)部誤差放大器的負(fù)輸入端是輸出電壓的采樣值，正輸入端與trim端相連。當(dāng)trim端懸空時(shí)，其上的電位由2.5v的基準(zhǔn)源（bandgap）決定，亦為2.5v，此時(shí)電路輸出為額定值。以簡(jiǎn)單的外接電阻網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)節(jié)trim端電壓（即誤差放大器的基準(zhǔn)電壓），可相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸出電壓。

降壓時(shí)外接元件值的計(jì)算與額定輸出電壓無(wú)關(guān)。只需在trim端與－out端間接一電阻與r5分壓以確定trim端電壓。其值的計(jì)算方法如下（以－20％為例）：

要使輸出電壓降低20％，trim端電壓也需降低20％，這些電壓都降落在內(nèi)部電阻r5上：

ur5=2.5v×20％=0.5v

ir5=0.5v/10kω=50μa

ir5=ird

故 rd=(2.5v－0.5v)/50μa=40kω

升壓時(shí)，需提高trim端電壓，一般是從＋out端接一電阻ru到trim端，故外接元件值的計(jì)算與額定輸出電壓相關(guān)。ru的計(jì)算方法如下（以24v提高5％為例）：

要使輸出電壓提高5％，trim端電壓也需相應(yīng)提高5％，這些電壓也都降落在內(nèi)部電阻r5上（但方向與降壓時(shí)相反）：

ur5=2.5v×5％=0.125v

ir5=0.125v/10kω=12.5μa

ir5=iru

又 uru=uout－utrim

=(24v＋24v×5％)－(2.5v＋0.125v)

=22.575v

故 ru=22.575v/12.5μa=1.8mω

當(dāng)用vicor模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，有時(shí)要利用trim功能構(gòu)成閉環(huán)（見(jiàn)本文的應(yīng)用舉例），此時(shí)就不需要上述的電阻網(wǎng)絡(luò)。但需注意的是，對(duì)于‘－2xx’模塊，若trim端電壓超過(guò)一定值時(shí)，模塊將會(huì)發(fā)生過(guò)壓保護(hù)關(guān)斷（ovpshutdown），此值額定為2.75v（實(shí)際值一般略高于此值，可達(dá)3v）。為避免模塊的保護(hù)性關(guān)斷，必須有措施